架空输电线路舞动的危害及其防治

一、输电线路舞动

架空输电线路导线发生偏心覆冰后，在风的激励下产生的一种低频率、大振幅自激振动现象，由于其形态上下翻飞，形如龙舞，称为舞动。

我国输电线路舞动发生情况具有以下特征：

在地域分布上，舞动区域已遍及到我国大部分地区。传统易舞区湖北、河南、辽宁等仍是舞动最为严重的地区，而湖南、河北、山东、浙江等历史上极少有舞动记录的省份近几年也相继发生了大范围的舞动现象。

在舞动发生频率上，呈现逐渐增加的趋势，舞动已不再是发生在个别地区、个别区段的小概率事件。

线路舞动持续时间变长、破坏强度增大，由于有利于舞动的天气条件相对稳定引起舞动持续时间长。

部分特高压线路为东西走向，且经过舞动高发区。特高压线路舞动能量大、破坏力强，金具易疲劳损伤，潜在风险大，影响国家能源战略规划。

二、湖北电网输电线路舞动情况

湖北地形大致为三面高、中间低、略向南敞开的不完整盆地，三峡水电厂为重要外送电源点，500kV输电线路多为东西走向，线路极易发生舞动。近年来，湖北电网先后经历了两次严重的舞动，故障区段线路为东西走向，位于平原易舞动区。2015-2019年期间，湖北电网500kV及以上输电线路因舞动跳闸18次，220kV及以上输电线路因舞动跳闸31次，尤其在2015年、2018年，先后经历了两次严重的舞动， 220kV及以上输电线路舞动次数分别为11次和18次。

图1   2015-2019年湖北全省220kV及以上输电线路舞动跳闸情况

以上18次故障区段线路为东西走向，位于2级及以上易舞动区。

图2 舞动故障点在舞区图中的分布

三、输电线路舞动的危害

线路舞动的危害主要有机械损伤和电气故障两类。机械损伤包括热镀锌螺丝松动、脱落，电力金具、绝缘子、跳线损坏，导线断股、断线，塔材、基础受损等；电气故障主要包括相间跳闸、闪络，导线烧蚀、断线，相地短路以及混线跳闸等。

3.1 机械损伤

热镀锌螺丝松动、脱落：输电线路舞动使耐张塔的主材接点和紧固横担、横担抱箍用的热镀锌螺丝松扣、磨损甚至剪断，严重影响铁塔受力

图3 热镀锌螺丝脱落

电力金具、绝缘子、跳线损坏：由于舞动的力学作用，使得已有内部绝缘损坏或机械损伤的绝缘子钢脚破裂，造成掉线停电。

图4 绝缘子掉串

导线断股、断线：舞动产生的导线交变应力造成导线损伤或导线金具磨损，导线断线。

图5 间隔棒磨损导线

塔材、基础受损：舞动增加了杆塔交变应力，使杆塔横担和塔身失稳或塔材松动，影响运行。

图6 杆塔塔头变形

3.2 电气故障

相间跳闸、闪络：舞动会导致导线间隙减小，从而引起相间短路。

导线烧蚀、断线：舞动可能会引起导线烧蚀，严重的会引起线路断线。

相地跳闸：舞动也会导致导线和地线的间隙减小，从而引起相地短路。

混线跳闸等。

图7 导线烧蚀

四、影响输电线路舞动的因素

影响输电线路舞动主要有气象条件因素、地理因素、线路自身因素等。

4.1 气象条件因素.

导线不均匀覆冰是完成舞动的主要原因，在气温低（-8~-11℃）、雨量较少的情况下，由于细小水滴与导线表面一触即凝，易形成典型的新月形覆冰；而当气温较高、雨量较大时，水滴到达导线表面时达不到一触即凝，此时，如果风速较低，易形成典型的扇形覆冰，若风速较高，在水滴未凝结之前被风排挤而易形成近似D形的覆冰，且导线覆冰下垂部分将继续生长成冰凌。这几种冰形都极易发生舞动。

风激励是导线舞动的直接原因。一段线路舞动的大小与状态主要决定于风向与导线轴线的夹角：当夹角为90°时，对舞动的影响最大；反之，当夹角为零，即风向平行于导线轴线时，引起舞动的可能性最小。另一方面，导线舞动多产生于平原开阔地带。

4.2 地理因素

主要指输电线路所在区域的地形与地势；在同等气象条件下，与山区或丘陵地区相比，平原开阔地区风速更大，更易形成稳态风，这将更加利于舞动的形成。

4.3 线路自身因素

线路本身的结构和参数，是引起线路舞动的内因，导线分裂数越多、导线直径越大、档距越大、铁塔越高越容易引起舞动。

五、湖北输电线路舞动防治措施

（一）提高线路本体防舞设防标准。依据《输电线路舞动治理工作指导意见》（国家电网生[2010]452号）和《架空输电线路防舞设计规范》（Q/GDW1829-2012）等文件工作要求，提高线路本体防舞设防标准，全面提升舞动区线路本体防舞能力。一是合理选择路径，选择路径时应加强舞动区域的勘测和调查，宜避免路径横穿风口、垭口等舞动微气象、微地形地带。二是适当缩短档距和耐张段长度，2级及以上舞动区内，耐张段长度原则上不宜超过3km，不应超过4km；档距不宜超过300m。三是合理选择杆塔和基础型式，如舞动区不采用紧凑型、紧缩型等相间距较小的塔型，不采用独脚拉线塔；“三跨”处的耐张塔采用钢管塔或防舞能力相当的塔型；杆塔采取全塔防松措施；不采用插入式基础。

（二）加强舞动监测和资料整理，优化防舞装置的选择和安装。合理选择舞动在线监测装置，针对舞动幅值、频率、半波数，以及风速、风向、气温、覆冰等参数进行监测；结合舞动监测数据评估各类防舞装置的适用性，优化防舞装置的选择和安装。并依据《输电线路防舞动差异化改造技术要求》（国家电网生[2010]774 号），综合考虑舞动线路区段线路结构形式、各类已有防舞装置的实际防舞效果和各类舞动装置的特点，以及防舞装置的使用经验来选择和安装防舞装置，并采用预绞丝等保护导线的措施。

（三）针对舞动区绝缘子串UB挂板加球头挂环的常规金具结构形式加以改造，提高舞动区绝缘子串安全系数。排查绝缘子串UB挂板加球头挂环的常规电力金具结构形式，对舞动区绝缘串挂点的UB挂板改造为EB或GD挂板形式。针对2级及以上舞动区，导线悬垂绝缘子串改为独立双串，改造实施困难时采用双联单挂点，但挂点电力金具强度提高1级。

（四）强化和落实覆冰舞动后输电线路设备安全隐患排查工作。落实十八项反措要求，于覆冰舞动后进行杆塔热镀锌螺丝松动、导地线线夹出口处、绝缘子锁紧销及相关挂点金具检查和处理。

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