摘要：随着国民经济的快速发展，我国电力需求持续增加，使电网规模迅速扩大，并且随着特高压输电线路的建设和运行，我国电网已成为世界上结构最复杂、规模最大的电网。架空输电线路导线覆冰舞动是发生频率高、影响范围广、造成损失大的一种灾害形式，舞动故障的频发已严重威胁到电网的安全稳定运行。本文分析了输电线路舞动分析及防治方法。
关键词：输电线路；舞动分析；防治方法
据统计资料表明，我国是舞动灾害最严重的国家之一。进入新世纪以来，随着我国电网规模的发展和恶劣气象的频繁出现，电网发生舞动事故的频率和危害程度呈明显增加的趋势，几乎每年都发生大范围的舞动事故，并带来了严重的经济损失和社会影响。
一、输电线路舞动对电网安全的影响和危害
输电线路舞动是一种对电网安全运行危害较大的故障类型，对在运的电网及正在建设中的特高压及同步电网的安全稳定运行影响巨大，必须认真开展相关研究，制定有效的防治方案和措施。
1.复杂结构输电线路更易舞动。目前投运及建设中输电线路，大多采用6分裂、8分裂等多分裂导线结构，电网网架复杂，杆塔平均高度较高，并大量采用采用同塔双回杆塔，我国能源分布特点又决定了主要输电线路网架结构都是东西走向，线路距离较长，线路走廊气候和地理条件调价复杂，并且线路主体部分与冬季主导风向夹角较大，这些都形成了易于引起舞动的主要因素。
2.线路舞动事故易导致电网大面积停运。线路舞动影响范围大，持续时间长，相间故障多发，容易导致电网大面积停电事故。某市发生大面积舞动，自8时18分起至21时50分，13条500kV线路跳闸36条次，41条220kV线路跳闸86条次，电网结构遭受严重破坏。
3.线路舞动事故易造成机械故障。舞动不仅引起短路跳闸，长时间舞动还会导致杆塔螺栓松动、强度降低，金具、绝缘子、跳线损坏，导线断股、断线，塔材、基础受损甚至倒塔等大量机械损坏，抢修难度大。另外，舞动造成的杆塔螺栓松动、导线、金具、绝缘子隐性损伤等缺陷短时间内往往难以发现，对线路安全运行构成威胁。
二、输电线路舞动的机理
经过各国学者的不断努力，覆冰舞动的机理和模型研究有了很多研究成果。
1.垂直舞动机理。垂直舞动理论中只考虑导线由风激励产生的升力和阻力。升力 L 和阻力 D 大小可以表示为： ，式中，CL为升力系数，C为阻力系数，P 为单位长度导线的投影面积（不计覆冰厚度），V为风速。由于模型中忽略了导线扭转运动，垂直舞动机理只能用来解释只有垂直方向振动的舞动。
2.偏心惯性耦合失稳机理。覆冰导线在舞动过程中，除了垂直振动和扭转振动外，还会出现水平振动。这是因为覆冰导线存在偏心惯性，它会引起攻角变化，从而使相应的升力对横向振动形成正反馈，加剧了横向振动，并逐渐积累能量，形成大幅舞动。横向振动还会使一种运行诱发另一运动。当垂直或水平的直线振动的频率与扭转振动的频率相接近，直线振动将会通过偏心惯性诱发扭转振动［。
偏心惯性耦合失稳机理同时计及了垂直方向气动力、扭转力和偏心惯性对舞动的影响，是最为全面的模型。考虑垂直、水平和扭转振动的三自由度模型，在舞动的仿真模拟、舞动影响因素的定性分析等方面具有重要作用。
三、防治方法
1.输电线路规划设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在输电线路规划设计阶段，主要通过两种方式对舞动进行防御：一是在输电线路路径选择时，尽量避开易发生舞动的区域；二是提高线路的机械和电气强度，使舞动事故后不会引起物理破坏。
（1）规避舞动区域。由于每年冬春季节，南下的冷空气与北上的暖湿气流在东部、华北和华中地区交汇，所以形成了一条南起湖南，北至吉林的“舞动带”。由于微地形的差异，不同区域发生舞动强度存在差异，根据舞动发生频率法和舞动系数法对湖北、安徽、河南和辽宁的部分地区绘制了舞动地图。舞动地图的绘制精度是以地级市为单位，可以作为线路规划设计和运行提供参考。在输电线路路径选择时，还需要结合地形、地貌和气象条件，避开冻雨雪频繁的地区、易形成持续稳定气流的地区。
（2）改变线路设计。舞动发生过程中会对金具、绝缘子、线夹等设备产生破坏，提高输电线路的电气和机械设计强度，将会减少舞动造成的电气和物理故障。对影响舞动幅值的线路结构和参数，选择舞动幅值较小的结构和参数。如在设计时采用导线水平排列、双回塔改变各相排列等方式保证线间最小安全距离，可以减小危害；将分裂导线用单根导线替代；分裂导线取消间隔棒，采用垂直或水平排列。由于不可能完全绕开舞动发生区域，且设计标准的提高会降低输电线路建造的经济性，输电线路规划设计的方法只能减少输电线路舞动的概率，并不能从根本上避免舞动的发生。
2.导线舞动抑制。根据舞动的机理，导线的舞动是由空气动力产生的振动与导线固有振动耦合形成，对舞动的抑制也主要从改变导线的空气动力特性和改变线路结构特性两个方面进行。
（1）改变空气动力特性。改变导线的外形，可以改变导线受到的空气驱动力，从而不利于舞动的发生。主要的改变空气动力特征的方法有：一是气流干扰线。在导线上安装一段螺旋形的干扰线，产生连续改变气流的截面，破坏垂直振动或扭转振动的发生条件。二是防舞动片。防舞动片是一块长高比为 1.5 的铝（铁）片，其在收到风作用后会带动导线扭转，使防舞动片附件的导线覆冰较圆。在导线上安装多个防舞动片，使一档导线的覆冰形状和升力有很大差别，相互干扰抑制舞动。
（2）其他舞动抑制方法。相间间隔棒是在相间或回路间采用绝缘棒进行连接，制约舞动的一种装置。在间隔棒的安装处成为波结，使舞动变为半波模式，从而减小舞动幅值，防止导线相间闪络。间隔棒的安装位置对舞动的防治非常重要，如果没有安装到恰当的位置，不仅不能控制舞动，甚至会引起次档距振动。每种舞动抑制方法都是基于某个舞动机理进行设计，但现在还没有完全解释舞动现象的机理，故每种方法只能对特定的情况有作用，并不能完全防御舞动的发生。
3.舞动监测。随着传感器技术、信息技术的提高，舞动的自动监测预警成为了可能。舞动监测主要是基于传感器技术、图像处理技术。基于图形处理的舞动监测方法是在输电线路上安装摄像头，通过获取的舞动图像信息，对舞动的特征数据进行提取。该方法在夜晚和雨雪天气无法正常工作，且视频图形容易失真，对信号传输要求较高。舞动监测技术虽然不能直接控制舞动的发生，但未来是其他舞动防御技术的基础。目前舞动监测技术还处于研究阶段，还有很多问题需要解决，如信号的可靠传输、电源供电等。
尽管近年来国内外在舞动的研究与治理过程中取得了一些成果，但由于舞动的复杂性，彻底治理的难度很大。目前无论是舞动机理的研究，还是防舞措施的运用都还不能满足输电线架设的需要。采取国际合作的方法，多借鉴国外先进的理论成果与防治经验，有助于我们更好地解决输电线舞动问题，为电力建设服务。
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[3]刘彬，朱宽军，涂 明，等.输电导线覆冰舞动试验研究现状[J].电网技术，2014，34（增刊1）：143-147.
论文作者:尹河,严翔,芦浩
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/9
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