220kV輸電線路導線舞動與防舞設計

220kV輸電線路導線舞動與防舞設計摘要：220kv覆冰輸電線路輸電導線在一定風速下常發(fā)生舞動，它是一種低頻率、大振幅的自激振動。舞動的振幅通常很大，對輸電線路的安全運行具有很大的威脅。本文首先探討了本地區(qū)220kv輸電線路導線舞動情況，分析了其影響因素，最后提出了相關防舞動設計保護措施：消除扭轉力矩、提高導線橫向振動固有頻率、加強線路設備的耐振性能和提高輸電線路的電氣強度。

關鍵詞：220kv輸電線路舞動防舞

220kv架空輸電線路舞動是輸電線覆冰后在風激勵的影響下引起的低頻率、大幅度振動。舞動可造成輸電線斷股，金具損壞，相間閃絡斷路，線間短路等惡性事故，嚴重威脅著輸電線路的安全運行。我國是世界上輸電線路覆冰最嚴重的國家之一，比如2008年南方冰雪災害就導致了大面積導線舞動現(xiàn)象。但是導線舞動涉及多學科，使對導線舞動的機理分析和防舞措施的研究存在很大的困難。本文為此具體探討了220kv輸電線路導線舞動情況與防舞設計措施。

1220kv輸電線路導線舞動情況

由于我國能源分布的不平衡，為滿足遠距離輸電的要求，超高壓線路得到很快發(fā)展，220kv輸電線路導線也相繼得到工程應用。在某些地形、地勢復雜地區(qū)及大跨越線段地區(qū)，導線的直徑、離地高度也會有更大的提高，特別是在溫差比較大的地區(qū)，輸電線路覆冰問題將更加突出，在風激勵的作用下極易出現(xiàn)輸電線舞動現(xiàn)象【4】。由于舞動的振幅大，持續(xù)時間長，易釀成很大危害，輕則造成相間閃絡、損壞地線和導線金具及部件，重則造成線路跳閘停電、斷線、倒塔等嚴重事故。這既對電網(wǎng)本身造成損害，又會對社會造成重大經(jīng)濟損失。本地區(qū)220kv電網(wǎng)在2010年2月10日發(fā)生大范圍線路舞動，有5條次220kv線路跳閘，對電網(wǎng)的安全運行造成極大的危害，導致電網(wǎng)局部解列，舞動涉及的地域范圍有14個供電區(qū)。局部電網(wǎng)解列，嚴重威脅江蘇電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，威脅到電氣化鐵路，重點企業(yè)的正常供電和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

2220kv輸電線路導線舞動的影響因素

2.1氣象因素

特定的氣象條件是引起導線舞動的主要因素之一。其中覆冰雪與風是導線舞動主要的外激勵源，它們在一定的氣象條件下產(chǎn)生，且彼此影響。當大氣層中存在大量微小的過冷水滴而沒有足夠的凝結核時，在下降過程中遇到輸電導線時就有可能附著在導線表面，形成覆冰。當風速較小時，在導線的迎風面形成覆冰；當風速較大時，在導線的背風面形成覆冰。導線覆冰后的形狀又會影響空氣動力的狀態(tài)。覆冰、空氣動力狀態(tài)和其他氣象因素具有很大的隨機性，在舞動研究與計算時，通常是根據(jù)統(tǒng)計資料來進行的。

2.2地理因素

線路的地理條件亦是引起導線舞動的重要因素，本地區(qū)有平穩(wěn)層流大風，且當線路走向與風向夾角大于45°的開闊地帶及峽谷、迎風山坡、山脊等微地形是容易發(fā)生舞動的地帶。統(tǒng)計還表明線路走向與風向的夾角越接近垂向，則舞動的可能性越大，這是因為風垂直吹向非對稱橢圓形導線時產(chǎn)生的升力和扭矩最大。

2.3線路因素

對結構物的起作用的空氣動力主要是風向垂直于結構物的軸線方向來流或非垂直來流的垂直分量。所以，垂直來流對結構物的空氣動力最大，所表現(xiàn)出的空氣動力現(xiàn)象最為典型和突出。導線舞動的大小與狀態(tài)，主要決定于風向對導線軸線的夾角。當夾角為90°時，誘發(fā)舞動的可能性最大；反之，當夾角為0°，即風向平行于導線軸線時，則引起舞動的可能性最小。一般導線舞動是在覆冰后，即發(fā)生在冬季。冬季以北風為主，所以，當線路東西走向時，風向與導線軸線的夾角在90°附近，極易產(chǎn)生舞動。

2220kv輸電線路導線舞動的防舞動設計保護

2.1消除扭轉力矩

導線產(chǎn)生扭轉力矩，而且扭轉力矩是相當大的，導線及線夾處承受相當大的力隅矩，這是關鍵問題。因而舞動的防治首先要設法消除導線的扭轉力矩。對于分裂導線，可采用左右2種捻向導線，達到扭力矩平衡，在全檔導線上均無扭轉力矩存在，就要大大抑制舞動的發(fā)生。

2.2提高導線橫向振動固有頻率

導線舞動必伴有橫向振動，橫向振動是舞動形成的一個重要條件，如導線不發(fā)生橫向振動就不會形成舞動，因而消除橫向振動因素是一個防舞措施。工程設計對于易發(fā)生舞動的東西走線且位于湖區(qū)開闊平坦地形，應控制檔距不采用大檔距，因固有橫向振動頻率大于1，則難發(fā)生橫向振動。

2.3加強線路設備的耐振性能

通過采用特強型導線調(diào)整導線的應力，在導線懸垂和耐張線夾處包上護線條，改善各類金具的耐振性能。220kv輸電線路除在大跨越和大檔距線段安裝一部分防振裝置外，一般利用分裂導線安裝的間隔棒作為基本的防振裝置【8】。檔距中央的間隔棒主要是用來防止碰撞，安裝距離呵大些，而導線懸掛點附近的間隔棒除了能防止扭轉外，更重要的是能夠起防振的作用，安裝相對密集一些。為加強防振措施，在依靠間隔棒減振作用的基礎上，需安裝一定數(shù)量的防振錘和阻尼線，導線懸掛點處要包裝高強度的護線條，同時考慮采用釋放型的懸垂線央，以減小振動對設備的影響，通過增大導線的阻尼性能，減弱和吸收導線振動能量，降低或抑制導線的振動。

2.4提高輸電線路的電氣強度

使相間導線及相對地存有足夠的電氣間隙，確保導線舞動時不致發(fā)生相間及相對地擊穿短路。提高輸電線路的機械強度，使其能抵抗輕等或中等強度導線舞動。重冰區(qū)輸電線路檔距需均勻且不宜過大，從而減少鐵塔所受的不平衡張力差。相鄰檔高度差盡量小以避免脫冰跳躍或不均勻覆冰時懸垂串上翻、碰壞絕緣子和出現(xiàn)永久接地故障。為防止覆冰及脫冰跳躍時鋼芯鋁絞線斷線、斷股現(xiàn)象，重冰線路的導可町采用機械強度較高的鋼芯鋁合金線或鋁包鋼絞線。為減輕或防止重冰線路由于不平衡張力和脫冰跳躍震動而損害導線，宜采用預絞絲護條保護。重要線路需每隔若干基增設基抗串側耐張塔，桿塔間垂直檔距較大時宜采用雙線央以增加導線的抗彎強度。

總之，當前我國已經(jīng)呈現(xiàn)出舞動頻發(fā)的趨勢，我們還需要加強對國內(nèi)外舞動治理技術新動態(tài)的跟蹤，才能做到有針對性的治理，保證導線舞動治理工作的長期性和連貫性。

參考文獻

[1]郭應龍，李國興，尤傳永.輸電線路舞動[m].北京：中國電力出版社，2009：88-91.

[2]朱寬軍，尤傳永，趙淵如.輸電線路的舞動