论文部分内容阅读
【摘 要】输电线路舞动是严重威胁输电线路安全运行的自然灾害之一，表现为导线发生偏心覆冰后，在风激励下产生的一种低频率、大幅度的自激振动，并极易与铁塔形成塔线耦联体系，放大舞动效应。长时间导线舞动会造成杆塔、导线、金具及部件损毁，导致线路频繁跳闸与停电，对输电线路安全运行造成危害。同时舞动事故的发生除引起线路电气绝缘击穿导致跳闸外，还可能造成断线、横担受损、倒塔等难以直接恢复的损失，给输电线路和电网的安全运行造成极大威胁。对此，为保障架空输电线路的运行安全，本文就架空输电线路的舞动现象与对策进行了简要的分析。
【关键词】架空输電线路;舞动现象;对策分析
1舞动的规律
通过对输电线舞动的情况进行了长时间地研究和观测之后，归纳出如下关于输电线舞动规律：（1）输电线的舞动具有特殊气象条件和地区性的特性，当输电线处在一样的气象条件和地理的环境中，很多条线路就可能同一时间发生舞动现象。（2）档距大的线路发生舞动的事例较多，高压输电线路的舞动也比较多。（3）由于输电线舞动而造成的事故主要包括接地短路和输电线之间的短路，所造成的损失包括电弧烧伤、断股断线、杆塔损坏、倒塔、防振锤或间隔棒损坏。（4）舞动受地形地物影响较大。当线路前方有树林、森林屏蔽或气流受到扰动时，舞动发生较少，线路与风向的交叉角在45°-90°时易发生舞动。（5）风速与气温对舞动也会产生影响。舞动发生的频度与风速成正态分布，其中心风速为15m/s，其中最小风速为4m/s，最大风速为25m/s。
2架空输电线路舞动的影响因素
输电线路舞动的形成由很多因素决定，通过各种因素共同作用使舞动得到激发与扩展，主要包括三种因素：气象环境、线路走向及线路结构。（1）气象因素。风速、风向、温度、覆冰厚度等是影响输电线路产生舞动的重要气象因素。例如，在冬季与初春时期，冷气流和暖气流会在交汇过程中形成较强的风力。在此环境下，位于地势开阔通风口地区的输电线路，其风速相对较高，能够达到4m/s-20m/s。同时，风向通常与输电线路走向形成的夹角不低于45°。因此，容易引发舞动事故的产生。一般情况下，当风向与输电线路夹角为90°时，形成舞动的概率越高，当夹角为0°时，输电线路产生舞动的概率越低。又如，舞动事故归纳与总结发现，当导线覆冰厚度达到10mm左右时，输电线路易发生舞动。由于覆冰厚度与温度存在密切关联性，在温度骤降到零度以下或一天内温度变化明显（在零度上下波动）时，输电线路发生舞动的可能性较大。此外，在对其进行模拟验证分析时，也得到同样结果。即设定输电线路工况分别为：风速为8m/s、风速10m/s与风速16m/s。输电线路受风影响角度设定为35°、45°，档距为400。（2）线路走向，一般来说输电线路舞动主要出现在冬季和早春，且冬季风向主要是偏北风居多，所以当输电线路走向为东西走向时，风向与导线夹角在90°附近，此时线路极易发生舞动，如湖北中山口大跨越输电线路走向为东西走向，冬季风向与输电导线之间夹角在75°-85°，所以该更易发生舞动。（3）线路结构，是引起输电线路舞动的内在因素，不合理的输电线路结构在外环境因素作用下更容易发生舞动，主要包括导线类型、导线截面等因素。统计资料表明，分裂导线由于相间间隔棒的固定作用增大了其每根子导线的扭转刚度，容易形成非圆截面覆冰，更易达到舞动的条件，同理，大截面覆冰导线由于扭转刚度大，在导线产生偏心覆冰后难以形成扭转，使导线覆冰不均匀，迎风面的覆冰厚度比背风面要大很多，且大截面的偏心度相较于小截面覆冰导线而言也更大，所以大截面覆冰输电导线更易形成舞动的条件。1987年2月天津某输电线路由于其迎风面覆冰厚度较于背风面大4倍多而发生舞动，并且随着覆冰厚度及截面的继续增大，舞动幅度越来越大，产生的后果越严重。
3架空输电线路防舞动对策
3.1完善防舞设计
就目前整个输电线路的安全系数来说，铁塔是最为薄弱的环节。一旦铁塔受到硬性损害，地线、绝缘子以及金具等均会落地，进而发生损坏。同时，由于铁塔修复的周期较长，一旦铁塔受损就会影响通电恢复的时间。故而，必须加强铁塔的防舞设计。从电气与机械角度分析，防舞设计是在保持原有舞动条件的基础上，通过提升输电线路的机械和电气强度来抵抗舞动，从而达到消除或减轻舞动的作用。在电气方面，可以合理增加导线与地面之间以及导线之间的距离，预防发生碰线闪络。同时，应充分利用导线水平排列的优势，尽可能降低导线之间的碰撞几率。在机械方面，可合理选择双帽防松式螺栓以及高强度配件;选择高强度的金具及导线，还可在电线外包裹一层预绞丝，预防出现电线损坏等问题;适度增加杆塔以及横担的强度，改进金具防振能力，尽可能降低金具松动或损伤的可能性，有效减小舞动几率;使用横担联合双帽模式，能有效减少线路舞动情况下杆塔破坏等问题。
3.2合理控制输电线路的走向和路径
由于输电线路的结构形式情况时导致输电线路发生舞动的重要原因。因此，从这个角度来看，要想防止输电线路发生舞动，也应该要有效地改变线路的结构形式。对此，便可以根据当地的地理环境来合理地控制输电线路的走向和路径。其中，在选择线路路径的时候，应该要提前做好对当地区域、舞动微气象等内容的勘察，尽可能地避免路径横穿风口，避免线路架设在舞动微地形或者是微气象地带。在某些开阔地带，也应该避免输电线路的走向与冬季主导风向之间形成过大的夹角，通常以小于45度最好。在容易发生舞动的区域中，还可以适当地降低杆塔的高度。在某些重大跨越段，可以采用耐直直耐跨越方式。
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间隔棒以分离导线，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采取有效的专项排查措施
（1）螺栓排查：杆塔螺栓必须要在其投如运行之后一年以及舞动情况出现后展开防松排查措施。需要针对输电杆塔防松排查、防舞动治理的螺栓加固措施的各类工程的验收原则为：其一，对导线挂点处、横担与塔身连接部位的紧固件采取逐个验收的方式。其二，对采取“下横担以上部位进行防松加固”的杆塔，在遵循第一条验收原则的基础上，对塔头、横担、下横担附件采取防松措施的紧固件联接点，进行抽样验收，每个部位的抽样个体或点数不少于10个。（2）相间间隔棒的排查：①相间间隔棒配套金具外观检查，检查金具是否完好，金具外观是否存在锈蚀、磨损等现象;防松销、垫片等配件是否完好;检查相间间隔棒配套金具所有螺栓是否具有防松措施：销钉的安装正确与否，螺栓有没有拧紧。②相间间隔棒线夹与导线连接处检查，检查导线是否存在磨损、断股等现象;该档内防振锤有无滑移、掉抓等现象。
4结束语
综上，本文从理论和实践解决输电线路导线舞动问题出发，针对我国输电线路网的建设现状进行分析，提出有效的防治措施，给出了输电线路防舞动措施的建议。架空输电线路舞动故障产生的范围及影响极大，为了提高计算精度，可以考虑更为全面的数学模型，结合实际情况合理选择，解决问题。
参考文献：
[1]卢明，赵书杰，刘振声，杨晓辉，李哲，宋礼斌.基于灰色投影优化随机森林算法的输电线路舞动预警方法[J].电测与仪表，，：1-8.
[2]李清，李梦丽，杨晓辉，黄珏，晏致涛，赵爽.原型输电线路综合试验基地八分裂导线舞动模拟及防舞分析[J].建筑结构，2019，4922：113-116+129.
（作者单位：国网山西省电力公司浑源县供电公司）
【关键词】架空输電线路;舞动现象;对策分析
1舞动的规律
通过对输电线舞动的情况进行了长时间地研究和观测之后，归纳出如下关于输电线舞动规律：（1）输电线的舞动具有特殊气象条件和地区性的特性，当输电线处在一样的气象条件和地理的环境中，很多条线路就可能同一时间发生舞动现象。（2）档距大的线路发生舞动的事例较多，高压输电线路的舞动也比较多。（3）由于输电线舞动而造成的事故主要包括接地短路和输电线之间的短路，所造成的损失包括电弧烧伤、断股断线、杆塔损坏、倒塔、防振锤或间隔棒损坏。（4）舞动受地形地物影响较大。当线路前方有树林、森林屏蔽或气流受到扰动时，舞动发生较少，线路与风向的交叉角在45°-90°时易发生舞动。（5）风速与气温对舞动也会产生影响。舞动发生的频度与风速成正态分布，其中心风速为15m/s，其中最小风速为4m/s，最大风速为25m/s。
2架空输电线路舞动的影响因素
输电线路舞动的形成由很多因素决定，通过各种因素共同作用使舞动得到激发与扩展，主要包括三种因素：气象环境、线路走向及线路结构。（1）气象因素。风速、风向、温度、覆冰厚度等是影响输电线路产生舞动的重要气象因素。例如，在冬季与初春时期，冷气流和暖气流会在交汇过程中形成较强的风力。在此环境下，位于地势开阔通风口地区的输电线路，其风速相对较高，能够达到4m/s-20m/s。同时，风向通常与输电线路走向形成的夹角不低于45°。因此，容易引发舞动事故的产生。一般情况下，当风向与输电线路夹角为90°时，形成舞动的概率越高，当夹角为0°时，输电线路产生舞动的概率越低。又如，舞动事故归纳与总结发现，当导线覆冰厚度达到10mm左右时，输电线路易发生舞动。由于覆冰厚度与温度存在密切关联性，在温度骤降到零度以下或一天内温度变化明显（在零度上下波动）时，输电线路发生舞动的可能性较大。此外，在对其进行模拟验证分析时，也得到同样结果。即设定输电线路工况分别为：风速为8m/s、风速10m/s与风速16m/s。输电线路受风影响角度设定为35°、45°，档距为400。（2）线路走向，一般来说输电线路舞动主要出现在冬季和早春，且冬季风向主要是偏北风居多，所以当输电线路走向为东西走向时，风向与导线夹角在90°附近，此时线路极易发生舞动，如湖北中山口大跨越输电线路走向为东西走向，冬季风向与输电导线之间夹角在75°-85°，所以该更易发生舞动。（3）线路结构，是引起输电线路舞动的内在因素，不合理的输电线路结构在外环境因素作用下更容易发生舞动，主要包括导线类型、导线截面等因素。统计资料表明，分裂导线由于相间间隔棒的固定作用增大了其每根子导线的扭转刚度，容易形成非圆截面覆冰，更易达到舞动的条件，同理，大截面覆冰导线由于扭转刚度大，在导线产生偏心覆冰后难以形成扭转，使导线覆冰不均匀，迎风面的覆冰厚度比背风面要大很多，且大截面的偏心度相较于小截面覆冰导线而言也更大，所以大截面覆冰输电导线更易形成舞动的条件。1987年2月天津某输电线路由于其迎风面覆冰厚度较于背风面大4倍多而发生舞动，并且随着覆冰厚度及截面的继续增大，舞动幅度越来越大，产生的后果越严重。
3架空输电线路防舞动对策
3.1完善防舞设计
就目前整个输电线路的安全系数来说，铁塔是最为薄弱的环节。一旦铁塔受到硬性损害，地线、绝缘子以及金具等均会落地，进而发生损坏。同时，由于铁塔修复的周期较长，一旦铁塔受损就会影响通电恢复的时间。故而，必须加强铁塔的防舞设计。从电气与机械角度分析，防舞设计是在保持原有舞动条件的基础上，通过提升输电线路的机械和电气强度来抵抗舞动，从而达到消除或减轻舞动的作用。在电气方面，可以合理增加导线与地面之间以及导线之间的距离，预防发生碰线闪络。同时，应充分利用导线水平排列的优势，尽可能降低导线之间的碰撞几率。在机械方面，可合理选择双帽防松式螺栓以及高强度配件;选择高强度的金具及导线，还可在电线外包裹一层预绞丝，预防出现电线损坏等问题;适度增加杆塔以及横担的强度，改进金具防振能力，尽可能降低金具松动或损伤的可能性，有效减小舞动几率;使用横担联合双帽模式，能有效减少线路舞动情况下杆塔破坏等问题。
3.2合理控制输电线路的走向和路径
由于输电线路的结构形式情况时导致输电线路发生舞动的重要原因。因此，从这个角度来看，要想防止输电线路发生舞动，也应该要有效地改变线路的结构形式。对此，便可以根据当地的地理环境来合理地控制输电线路的走向和路径。其中，在选择线路路径的时候，应该要提前做好对当地区域、舞动微气象等内容的勘察，尽可能地避免路径横穿风口，避免线路架设在舞动微地形或者是微气象地带。在某些开阔地带，也应该避免输电线路的走向与冬季主导风向之间形成过大的夹角，通常以小于45度最好。在容易发生舞动的区域中，还可以适当地降低杆塔的高度。在某些重大跨越段，可以采用耐直直耐跨越方式。
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间隔棒以分离导线，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采取有效的专项排查措施
（1）螺栓排查：杆塔螺栓必须要在其投如运行之后一年以及舞动情况出现后展开防松排查措施。需要针对输电杆塔防松排查、防舞动治理的螺栓加固措施的各类工程的验收原则为：其一，对导线挂点处、横担与塔身连接部位的紧固件采取逐个验收的方式。其二，对采取“下横担以上部位进行防松加固”的杆塔，在遵循第一条验收原则的基础上，对塔头、横担、下横担附件采取防松措施的紧固件联接点，进行抽样验收，每个部位的抽样个体或点数不少于10个。（2）相间间隔棒的排查：①相间间隔棒配套金具外观检查，检查金具是否完好，金具外观是否存在锈蚀、磨损等现象;防松销、垫片等配件是否完好;检查相间间隔棒配套金具所有螺栓是否具有防松措施：销钉的安装正确与否，螺栓有没有拧紧。②相间间隔棒线夹与导线连接处检查，检查导线是否存在磨损、断股等现象;该档内防振锤有无滑移、掉抓等现象。
4结束语
综上，本文从理论和实践解决输电线路导线舞动问题出发，针对我国输电线路网的建设现状进行分析，提出有效的防治措施，给出了输电线路防舞动措施的建议。架空输电线路舞动故障产生的范围及影响极大，为了提高计算精度，可以考虑更为全面的数学模型，结合实际情况合理选择，解决问题。
参考文献：
[1]卢明，赵书杰，刘振声，杨晓辉，李哲，宋礼斌.基于灰色投影优化随机森林算法的输电线路舞动预警方法[J].电测与仪表，，：1-8.
[2]李清，李梦丽，杨晓辉，黄珏，晏致涛，赵爽.原型输电线路综合试验基地八分裂导线舞动模拟及防舞分析[J].建筑结构，2019，4922：113-116+129.
（作者单位：国网山西省电力公司浑源县供电公司）