架空输电线路的舞动现象与对策分析

架空输电线路的舞动现象与对策分析

范传杰 韩伟锋

中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司 河南省郑州市 450000

摘要:在现代社会中，电能资源已经成为了人们生活中非常重要的组成部分。输电线路在输送电能方面扮演着非常重要的作用，输电线路发生舞动现象，会直接影响到电能的安全传输。本文分析我国发生的输电线路舞动的发生情况、形成原因、影响因素，提出应对措施，为电力行业的安全运行提供建议。

关键词：架空输电线路;舞动现象;对策

1架空输电线路发生舞动的原因

1.1气象原因

根据运检部门资料显示，风速、温度、湿度、覆冰等环境因素都有可能导致输电线路发生舞动现象。其中，外界风速、温度与湿度，更是导致输电线路发生舞动的必要条件。一般来说，温度在零度左右、持续稳定的低频风速以及湿度较大的雨雪天气是输电线路发生舞动的必要条件。当线路导线有一定的覆冰厚度，且外界风速持续稳定，线路便具有了良好的空气动力性能，输电线路就会产生舞动现象。

1.2地理环境

输电线路所在地的地理环境也是导致输电线路发生舞动的重要原因。在某些风口地带、比较开阔的平原地带或者是线路大跨越地区，就很容易发生舞动现象。而在地形条件比较复杂的山区中，输电线路就很少发生舞动现象。这是因为，在地理位置比较开阔的地方，就很容易形成稳定、持续的气象条件，从而对输电线路产生影响。

1.3输电线路本身的结构形式

在地理环境相同、气候因素相同的条件下，分裂式导线发生舞动的几率要远远大于单导线发生舞动的几率。而且，相对于常规截面的导线来说，大截面导线发生舞动的概率也会更高。这主要是因为分裂式、大截面的输电线路扭转刚度大，很容易产生不均匀的覆冰。

2舞动机理及影响因素

2.1输电线路覆冰舞动的原理

输电线路发生舞动故障是一种很复杂的流固耦合振动，诱发条件有许多，会导致线路跳闸、停运，使得变电站失压，电厂发电机组停运，最终给整个电力系统的安全带来极大的不良影响。不同于一般的振动现象，而在广东是一种由于受到风速的激励影响，从而发生运动轨迹变化的自激振动现象。这种现象具有低频率（约0.1～3 Hz）、大振幅（大于10 m）的特点。因此，特定的气象条件会引起输电线路导线舞动。舞动故障的发生与风向、风速、输电线路自身结构都有关系，一般在温度-5～4℃、湿度95%左右、4～6级风间最易导致导线舞动现象的发生。除了特定的气象条件外，地形也是影响因素之一，线路所经地区的地形特征会对线路的安全运行带来影响。在通常情况下，架空输电线路会处于静载负荷的状态，而舞动故障发生时则会形成动荷载，这将会影响到塔杆挂线，从而造成线路损伤。此外，导线在舞动的过程中，因窜动损坏线路上的绝缘子串及金具，造成滑动摩擦等问题。导线舞动幅度较大时常出现线路闪络，造成后续的频繁故障，威胁了整个电力系统的安全运行。在电负荷日益增长的情况下，我们应当努力解决舞动现象所造成的不利影响，做好防治措施^[1]。

2.2稳定性舞动机理

分析稳定性舞动机理，大振幅运动的现象，即输电线路舞动现象，是由不稳定振动造成的。所以为了保持系统的稳定性能，大多数情况下，我们会通过增强扭转刚度等方式来改变系统对舞动的敏感参数，以提高失稳阈值，从而达到防舞动的目的。

2.3风对导线的激励

要形成线路舞动，必须存在稳定的层流风。山谷出口或者是开发区域因为没有遮蔽，极其容易发生线路舞动现象。当风速在4 m/s间、导风方向和导体方向角大于45º时极易舞动，随着角度接近90º，频率越发增高。如若风激励在线路竖直方向的影响增大的话，那么对导线的影响越大，导线的升力也相应增高，使得系统变得不稳定，导致舞动现象的发生^[1]。

3防治措施

3.1制定完善的防治策略

除了来自自然环境对线路的影响外，舞动现象的发生还来自输电线路自身不具备抵御恶劣气候的能力。因此需要相关企业部门制定科学的防治策略，且落实到实际情况中去。（1）要对发生舞动故障的区域进行检查与螺栓紧固处理。（2）在设计架空输电线路时，针对不同的舞动故障进行分析比较，提高线路防舞动能力。（3）适当缩减塔杆间档距。（4）重视输电线路舞动故障的治理工作，提高垂直荷载能力。针对上述的措施要点，各企业部门要做到因地适宜，结合实际情况，反复勘测调查，制定最合适的防治措施^[2]。

3.2线路舞动智能监测

输电线路受到外界风力的影响造成线路较大幅度的舞动，严重影响着线路中导线、杆塔及金具的强度。线路舞动不仅是对线路及线路设备工作性能的严峻考验，也可能直接导致线路闪络或跳闸，引发重大的停电事故，影响人们的工作和生活。现阶段针对线路舞动的研究已取得了一定的成果，主要包括基于加速度传感器、RFID传感器标签及张力测量等多种监测手段^[2]。以张力测量监测系统为例，该系统通过拉力传感器直接测量线路所承受的张力，通过多路开关将得到的拉力值转化为电压信号，得到的电压模拟信号再经信号放大器和模数转换器转化为数字信号，传输至监测子站的前端处理器，最后由子站的数据传输模块直接传递至后台，工作人员即可在终端查看线路实时状态，进而提高了线路的智能化水平。

3.3加装防舞动装置

目前，我国在输电导线舞动故障发面有大量研究，在防治技术的研究上取得了不少的成果，其中加装防舞动装置以达到减小舞动对线路所造成伤害的目的就是防治措施的一种。例如在导线之间加装线夹回转式间隔棒及双摆防舞器利于导线扭转并增加导线配重，从而可以避免在舞动过程中，线路与线路之间碰触、放电、鞭击。诸如此类的装置还有很多，通过利用科学的防舞动措施来提高电力系统的防舞动能力。

3.4完善输电线路运行的维护工作

周边环境、地质条件、气象变化等情况对于导线影响巨大，因此相关企业部门在线路巡视与故障管理上要尤其注意，结合设备运行状态，开展动态巡视管理，做好日常检查，及时发现运行中存在的线路舞动现象。加强正常供电设备的巡视工作，在故障出现后，要第一时间找出故障发生区进行处理。同时，针对舞动故障加强舞动装置的防护，利用无人机、望远镜等设备进行巡视检查，确保传输质量以及整个架空输电线路的安全运行，提高整体的服务水平^[3]。

3.4消除导线防舞动防治工作中存在的问题

当前已有的防舞装置众多，例如扰流器、线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、相间间隔棒、偏心重锤、防舞鞭、阻尼防舞器、失谐摆等。不同的装置都有着各自的特点和要求，且就防舞效果而言，各类装置目前也只能一定程度上抑制舞动，不能彻底防治导线舞动现象的产生^[4]。现今，避抗舞理论研究重视度不够、基础薄弱，实践经验欠缺，技术手段有限、防舞效果不够理想，操作性也较差。除此之外，相关企业部门对防治工作缺乏规范、标准的指导，主动性差且防舞技术的采用有一定的盲目性。这些都是在后期开展防舞动工作中，需要尤其重视的地方。

结束语

架空输电线路是电力能源传输的基础设施，与电力能源的供应有着密切的联系。人们生活、工作离不开电力能源的保障，架空输电线路安全稳定运行对社会发展带来巨大的损失，有着重要作用。导线舞动问题会导致金具损坏、跳闸，甚至发生倒塔，造成极其严重的经济影响。

参考文献

[1]周瑞.基于光纤光栅应变传感器的输电线路舞动监测装置研究[D].北京邮电大学,2019.

[2]何蔚超.架空输电线路舞动气动参数模拟及在线监测技术研究[D].江苏：南京理工大学，2013.

[3]安康.架空输电线路覆冰舞动机理及防治方法研究[D].辽宁：沈阳工业大学,2018.

[4]刘瑞,刘耘成.架空输电线路防舞动措施[J].东北电力技术,2015,36(12):47-50.