（国网蒙东检修公司赤峰运维分部 024000）
摘要：输电线路舞动是导线在风的激励下产生的一种低频、大振幅的自激振动，是威胁输电线路安全运行的重要痼疾之一。本文针对内蒙古东部地区500kV紧凑型架空输电线路的覆冰舞动情况，对覆冰舞动原因进行了分析，阐述了紧凑型架空输电线路在覆冰舞动区的弊端，结合实际提出覆冰舞动故障的治理措施。
关键词：紧凑型；覆冰舞动；原因分析；治理措施
1前言
500kV白巴青、霍通沙紧凑型线路是内蒙古东部地区重要输电线路，线路正常运行对保证能源外送具有重要意义。截至2015年6月,该 500kV紧凑型输电线路共发生故障跳闸24条次。其中，覆冰舞动14条次、雷击4条次、鸟害4条次、风偏1条次、外力破坏1条次，线路覆冰舞动造成的故障跳闸次数占总次数的58.3%，是造成500kV紧凑型输电线路故障跳闸的最主要原因。
2引起输电线路舞动的因素
影响输电导线舞动的因素很多且相互影响，一般归纳为气象条件因素、地理因素、线路自身因素等方面。其中，气象条件因素主要指导线的覆冰情况和风的大小与方向等；地理因素主要指输电线路所在区域的地形与地势；线路自身因素主要是指线路走向、线路系统的结构和参数等。
2.1气象参数
覆冰与风是导线舞动的主要外激励源，它们在一定的气象条件下产生，且彼此影响。当大气层中存在大量微小的过冷水滴而没有足够的凝结核时，水滴在下降过程中遇到输电导线时就有可能附着在导线表面，形成覆冰。当风速较小时，在导线的迎风面形成覆冰；当风速较大时，在导线的背风面形成覆冰。导线覆冰后的形状又会影响其空气动力的状态。
覆冰、空气动力状态等因素具有很大的随机性。对于导线舞动来说，冰风因素是主要的激励源，具有关键的作用，它们的产生及其形态不仅与气象条件密切相关，而且彼此相互影响。
风的激励是输电线路舞动发生的必要条件。冬季及初春季节，冷暖气流交汇引起的风力较强，输电线路易发生舞动。建于地势平坦、开阔及风口地区的输电线路，在导线(不均匀)覆冰的情况下，当风速在4~25m/s，且风向与线路夹角大于45º时，导线易发生舞动。
2.2地理因素
地理因素对舞动的影响主要表现在其对风速和风的流态影响。在同等气象条件下，与山区或丘陵地区相比，平原开阔地区风速更大，更易形成稳态风，这将更加利于舞动的形成。
2.3 线路参数
一段线路舞动的大小与状态也主要决定于风向对导线轴线的夹角，当夹角为90 时，对舞动的影响最大，反之，当夹角为零，即风向平行于导线轴线时，引起舞动的可能性最小。我国的输电线路导线舞动的相关统计资料表明，在发生舞动的输电线路中，线路与风向夹角为45 ～90 的约占94.6％，其中，夹角在60 ～90 的又居多数，约占其中的60％以上。
同时大截面、多分裂导线扭转刚度大，容易产生偏心覆冰，因此大截面导线比常规截面的导线容易产生舞动；分裂导线比单导线容易产生舞动。同时导线运行张力、档距大小等对舞动也有一定的影响。
由上表可以看出，舞动线路的导线截面皆大于240mm2，每相6分裂。在相同的档距内，大导线的相对扭转刚度要大的多，覆冰时导线扭转角相对要小，更易形成不均匀覆冰，
所以较小截面导线易于舞动。分裂导线由于风激励产生的升力大，不利于均匀覆冰形成等原因，更易发生舞动。
3.4 舞动故障相别统计分析
按相别分析，蒙东舞动故障皆为相间短路，相别为AB或BC相也就是左上相或右上相和下相之间放电。自2009年以来，蒙东所辖紧凑型线路14次覆冰舞动故障中，有9次发生在A、C相（倒三角排列上两相）横向间隔棒导线固定点附近与B相（倒三角排列下相）导线之间。结合历年紧凑型线路覆冰舞动故障情况分析确认，蒙东地区500千伏白巴线、巴青线设计建设阶段大档距安装的防风偏间隔棒，在线路发生覆冰舞动时，会大幅度缩短上、下导线间的距离，从而增大线路因覆冰舞动发生相间短路故障的概率，影响线路的安全稳定运行。
图5 紧凑型线路导线排列方式及横向间隔棒示意图
3.5 舞动故障外界条件情况分析
影响舞动的气象因素主要取决于覆冰和风激励，具体为风速、风向与线路夹角、湿度、温度、覆冰厚度等几个因素。蒙东地区舞动故障中有5条次是蒙东地区冬季主导风向西北风，还有9条次是其它方向的风；风速在10-18m/s之间；舞动故障降水类型均为雨夹雪，温度在零度左右；从现阶段已观测到的覆冰情况来看，覆冰厚度在10mm左右的情况较多。
3.6 蒙东输电线路舞动故障地形统计分析
蒙东地区的14处故障点中，有9处位于山地，1处位于丘陵，4处位于平原地带。
（1）位于山地以及丘陵的5个故障点皆处于垭口地带，具有明显的持续风力通道。其“微地形”条件明显，风向与线路方向垂直或呈较大角度。
（2）平原地区风力梯度变化一般较小，但风速更大，易形成稳态风，造成稳定持续的风激励，一旦舞动气象条件产生，也易产生舞动。但近年来受特殊气候条件影响，舞动发生季节与往年及设计的舞动季节主导风向差别较大，给舞动隐患排查及治理工作带来较大困难。
3.7 舞动故障日期、时间统计分析
从故障发生的日期看：3次发生2月、5次发生在4～5月、6次发生在10～11月，主要发生在气温骤变的日子。其中发生在4～5月份的舞动故障均在2015年度，原因均是由于异常的天气变化造成的线路覆冰舞动。
从时间上看：8次发生在0～8时、5次发生在16～19时、1次发生在11时，主要发生在昼夜交替以及温度变化较快的时间段。
从趋势上看：舞动发生的线路区段呈逐年北移的趋势，由于气候环境逐年变化，可形成舞动的地理条件也在产生变化。
3.8 分线路统计分析
从单条线路故障次数看：白巴#2线4次、白巴#1线2次、巴青#1线2次、科沙#1线2次、阿科#1线2次、科沙#2线1次、巴青#2线1次。白巴线1～220号微地形、微气象集中地区是发生覆冰舞动故障的主要区域，根据故障、气象条件统计、监测结果，结合多次隐患排查结果，逐线、逐档建立隐患等级数据库。
4已实施防舞措施效果评价
4.1 2010年500kV科沙1、2号线，阿科1、2号线和霍阿1、2号线防舞改造效果:
本次改造的6条线路均按规定加装了相间间隔棒。自采取防舞措施至今，发生1次共计3条线路舞动故障，通过现场观测到的实际情况，相间间隔棒在线路发生舞动时起到了抑制舞动幅值、降低相间短路故障发生几率的作用。但该次改造的防舞措施有两点不能满足防舞需求的部分：
一是安装间距较大，“次档距”舞动情况存在。从发现过舞动的区段来看，档距在300m-500m之间配置3个隔棒，档距在500m-700m之间配置5个间隔棒，相邻相间间隔棒次档距均大于200m，在极端覆冰条件下产生的一阶或二阶“次档距”舞动。
图6 安装相间间隔棒“次档距”舞动
二是此次改造的相间间隔棒端部采用球窝连接方式，正常运行状态较易发生磨损，舞动故障发生后由于转动不够灵活，易导致金具连接处损伤。
4.2 2013年500kV白巴1、2号线和巴青1、2号线防舞改造效果：
4条线路均按规定加装了相间间隔棒，间隔棒加装数量较2010年有所增加。自采取防舞措施后，加装间隔棒改造后的地段在2015年5月19日发生过舞动故障1次，防舞效果有所提升，但在微地形、微气象区段仍不能完全抑制线路覆冰舞动造成的相间短路故障。
5改造建议
5.1 对500kV科沙2号线、阿科1、2号线、白巴1、2号线存在舞动隐患的重点区段采用加密相间间隔棒措施进行防舞改造。
5.2 对6条500千伏紧凑型输电线路进行加装24次防舞动拉线改造将。
5.3 500kV科尔沁变电站侧科沙1号线、阿科1号线进出口耐张段紧凑型输电线路改造为常规型单回输电线路。
5.4 安装在线监测装置在线监测装置对输电线路舞动故障监测、分析，线路重点区段微气象数据收集等工作作用较大，适当加装目前相对成熟的舞动、图像、微气象类在线监测类装置有助于舞动规律分析，舞动治理及效果评估等工作。
参考文献：
[1]王风雷.输电线路“六防”工作手册（防冰害）.北京：中国电力出版社，2015.
[2]胡 毅.输电线路运行故障分析与防治[J].北京：中国电力出版社，2007(3).
[3]于明星.500kV紧凑型线路覆冰舞动故障分析报告，2012.
作者简介：
于明星（1980.09.10），男（汉族），凌源市，单位：国网蒙东检修公司赤峰运维分部，高级工程师，输电线路运行与维护。
孙国华（1965.01.23），男（汉族），赤峰市，单位：国网蒙东检修公司赤峰运维分部，技师，输电线路运行与维护。
王巍翰（1989.03.20），男（汉族），赤峰市，单位：国网蒙东检修公司赤峰运维分部，技师，输电线路运行与维护。
论文作者:于明星,孙国华,王巍翰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/12
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