输电架空线路的舞动原因及防舞技术措施

输电架空线路的舞动原因及防舞技术措施

邢鑫

广东电网有限责任公司湛江供电局  广东 湛江524000

摘要：本文首先对输电架空线路的舞动现象进行了定义、分类、特点、危害等的详细阐述；并结合线路结构与气象这两重因素，对舞动产生的原因进行了分析。其次，针对现行的防舞技术措施，从过去的经验和现有的研究成果出发，对防舞设计优化、输电线路路径优化、输电导线优化进行了综述，并据此三项优化方案提出了具体的措施。对于输电架空线路舞动问题的研究是一项至关重要的工作，其研究工作可以促进相关技术的发展与推广，改善架空线路设备的可靠性和稳定性，提高输电网规模化和智能化水平，保障电力系统的安全稳定运行。

关键词：输电架空线路；舞动；技术措施

输电架空线路是电力系统中必不可少的组成部分，其高效稳定的运行状态对于保障电力的生产和供应具有至关重要的意义。然而，长期以来，输电架空线路的舞动线路现象一直存在，其对线路结构、设备和经济造成了不良影响。输电线路的舞动现象不仅威胁着行车安全，还会引发回路间跳闸故障从而导致用户停电，对全社会产生不利影响。因此，分析架空线路舞动的原因并采取有效的防舞技术措施对于保障电力系统的稳定运行显得尤为重要。

1.架空线路的舞动现象

1.1舞动定义和分类

架空线路的舞动是指输电线路在受到一定外力作用下，发生的摆动、振动、晃动等现象。舞动可分为三类，即自由舞动、弯曲舞动和扭曲舞动。

自由舞动是输电线路在自然状态下，受到气流等外界因素影响而具有的摆动现象；弯曲舞动是指输电线路在承受外力作用下，形成的弯曲现象；扭曲舞动是指输电线路在外力作用下发生扭曲的现象。

我国输电架空线路舞动现象具有以下特征：第一，输电架空线路的舞动现象在我国分布广泛，湖北、辽宁等地区受害最为严重，但湖南、河北、浙江等舞动现象发生较少的地区在近年来也有大范围地区发生输电架空线路舞动现象。第二，舞动发生频率逐年递增，输电架空现象在全国范围内而言已不再是小范围与小概率的事件了。第三，输电架空线路舞动的持续时间较长、破坏力度不断增大，近年来有利于舞动现象发生的天气发生频率逐渐增加，导致舞动持续时间也随之增加。特高压线路在经过输电架空线路舞动多发区时，其舞动现象具有能量大、强度大的特点，输电线路的舞动对于金具部分的磨损很严重，潜藏安全风险较大，对电力基础设施的损害尤为严重。

输电架空线路导线的舞动会造成很多危害，其中最严重的是导线之间、导线与接地线之间因碰线而引起的闪络，闪络可造成跳闸现象甚至是造成输电线路烧坏现象，后果非常严重。除了上述危害外，还可能导致线路结构中绝缘子损坏、传输导线短路、断线断股，杆塔倾斜，固定的螺栓发生松动、脱落，甚至倒塌等现象。

1.2舞动产生的原因

输电架空现象产生的原因是多方面的，在大部分情况下，输电架空线路由于导线和地线气象、线路结构等因素而产生舞动，而舞动现象在这三种因素的作用下通常表现为低频率(大致范围约为0.1HZ~3HZ)、振幅大（10m以上）的一种自激振动现象。

1.2.1气象因素

一般说来，在寒冷天气情况下，常伴随有大风天气，这时容易导致线路部分覆冰现象发生，在大风作用以及风向变动时，输电架空线路发生舞动的现象最多。导线和地线覆冰后发生的舞动现象是风与冰联合作用的结果，经现场和统计分析发现，雨雪与大风天气下，输电线路舞动现象高发。在气温较低情况下，覆冰会使得线路变成僵硬状态，线路在较大概率下会形成不同的形态结构，若此刻风力较大，空气相关的动力分布不平衡，致使线路受力不平衡，导致线路最终呈现舞动状态。当雨雪天气持续进行且风力强度较大时，输电架空线路的舞动现象对电力系统造成的破坏强度很大。

通常状况下，开阔地带如平原地区不常出现输电架空线路的舞动，这主要是由于层流风对线路的影响较小，在一部分山区或者居民区输电线路的舞动现象发生概率较高，这主要是因为地面建筑物较多，因而输电架空线路建设高度一般较高，高空温度较低且遭遇大风的几率增加了很多，使得输电线路得稳定性降低，天气较冷的高空环境中容易形成冷暖空气的对流与交替，产生大风，输电线路的舞动频率随之增加。

1.2.2线路结构因素

输电架空线路的线路结构因素是导致舞动的原因之一，在相同的气象或者外部条件下，分裂导线相较于单导线来说更容易产生舞动现象，截面积较大的导线也更容易发生舞动，原因是因为与空气对流的接触而产生的受力面积较大。在寒冷天气下，单导线的迎风面常常会发生覆冰现象，在覆冰层受力不平衡时，导线会发生扭转，使得受力平衡从而限制输电线路的舞动现象，但分裂导线却与之相反，由于每隔一段距离便会有一个间隔棒将各子导线连接固定起来，从而导致在覆冰现象发生时，分裂导线的扭转强度较大，不宜扭转，分裂导线的受力不平衡程度加大，增强了输电线路舞动趋势。

2.输电架空线路防舞措施

2.1防舞设计的综合优化

输电线路的防舞设计综合优化应从线路路径与其具体走向、装备适宜的防舞装置以及提高线路的使用强度等方面综合考虑，减轻舞动对电力系统产生的破坏强度，提高线路防舞动的能力。

2.2输电线路路径优化

从以上分析可以看出，输电线路的路径的选择至关重要。在施工阶段，选择线路时应加强对利于舞动区域的勘测，避免路径直接穿过风口、垭口等地带，原因是这些地带时常会产生局部大风，但若实在无法避免时施工部门应采取以下措施：

第一，在最大程度上减少输电路线与该区域的最大主导风向的夹角；

第二，借助差异化设计的方法使输电路线的抗舞动能力得以加强，在必要情况下，可以在稀有风速条件下进行计算；

第三，对于容易覆冰、风口与高差大的区域，杆塔的设计与安装使用等都应该留有一定余地，增大金具的安全设计系数与塔身的间隙；

第四，对于舞动现象多发的区域，应加设防舞动装置，如回转式间隔棒、预绞丝线夹等，横担的钢材要在最大程度上避免选择延性差的高强钢。特别的，当输电线路的路径通过开阔地带时，如平原，应该减小线路路径走向与冬春季节主导风向的夹角，一般来说，应小于45˚，在经过山区时，线路路径应尽量沿着覆冰的背风坡或者山体阳坡走向进行设计，在路劲经过水域附近时，应沿着主导风向的上风向进行走线。在需要跨越距离较大的建筑物时，应选择独立耐张段跨越方式，在两侧区域内的杆塔则采用直线塔形式。

2.3输电导线优化

在舞动区域内，输电导线的选择要从电气性能，如温升、无线电干扰等，机械性能，如结构、强度等，以及寿命周期，建设维护费用等方面来考虑。在3级舞动区域内，在满足输送电量及周围环境状况等条件下，可尽量选择分裂数量较少的导线线型，在安装和预留相应的防舞装置位置时，应在输电导线满足容量及环境要求时对导线的安全系数与其对地距离、交叉距离间进行核算。

结束语

综上所述，输电架空线路的舞动现象的发生对于我国电力系统的运行和发展具有重大影响，导致输电架空线路产生舞动现象的原因随环境的不同而变化，但大致分类为气候因素与线路结构因素两类，在线路设计与施工时，应现场进行环境与地理地形勘测，以便找到合适的线路路径；线路的导线选择也应在周围环境与地形的基础上来进行选择与设计优化，在最大程度上适应当地电力供应状况，减少舞动的产生。在未来，随着科学技术的发展，防舞动技术的发展将会更加丰富，改善电力生产与供应现状，推动社会发展。

参考文献

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