摘要：本文以限位式防舞机理，舞动的成因及危害分析和限位式防治装置试点应用进行分析。
关键词：架空输；电线路导线；限位式防舞技术
引言
随着我国经济的快速发展，社会对电能的需求和质量的要求不断提高。但输电线路暴露在大自然中，受到风、冰、雷等环境因素的影响，我国部分地区电网事故依然存在，这会造成重大的经济损失与社会影响。
1限位式防舞机理
舞动初期，随着导线系统风能的积聚，导线发生小幅度的横向振动，并且会产生横向振动与扭转向振动的耦合作用。如果不采取措施，随着风能的输入，舞动幅值会不断增大，最终产生低频率(一般0.1-3Hz)、大振幅(一般>3m)的严重舞动，造成线路机械和电气故障，严重威胁电网的安全稳定运行。限位式防舞是指针对不同线路舞动特点，在模态分析的基础上，在可能发生舞动振型的波腹处增加约束装置，在安装点处形成波节点，以实现对舞动抑制作用的防舞方法。在1个档距中，如能形成若干个节点(即不发生振动的点)，相邻2个节点之间就形成1个节距，这样就能把振动限制在各个节距之内了。通过对节点的合理布置，使振动得以抑制，或使各节距内的振动在以行波形式传播时相互干扰、相互削弱或抵消，从而达到抑制舞动的目的。分析认为在导线档中若干位置布置拉线式约束是可行的，限制舞动初期的导线振动，并限制导线横向振动与扭转向振动的耦合，从而能抑制舞动的发生。如何在导线上合理、有效地配置限位式防治装置，以及防舞装置的机械和电气性能设计是限位式防舞技术的关键。
2舞动的成因及危害分析
输电线路导线舞动是导线覆冰后在风激励下引起的低频率、大幅度振动，会引起输电线路跳闸、铁塔横担螺栓脱落以及铁塔横担、跳线、绝缘子、金具的损坏,造成频繁跳闸等恶性事故，严重威胁着输电线路的安全运行。
2.1舞动的成因
形成舞动的因素非常复杂，而各种因素又相互影响，构成了舞动激发与扩展的复杂情况。归纳起来，对导线舞动的激发与扩展起主要作用的因素大致有覆冰影响、风的激励和线路系统的结构与参数。（1）覆冰影响：对导线舞动来说，冰风因素是主要的激励源，起关键作用。气温低于0℃或在0℃左右，空气湿度达到约90%，遇有冻雨或雨夹雪天气，在风的作用下，导线覆冰逐渐累积，形成偏心覆冰，改变导线截面，改变空气动力状态，产生负阻尼效应，积累能量，激发舞动。（2）风的激励：风是舞动的能量来源，包含风速、风向及流态（平稳风）。产生舞动的风速在4~20m/s，风速大小影响成冰形状，且风向与线路走向的夹角≥45°时，不均匀覆冰的导线易发生舞动。在四周无屏蔽物的开阔地带（如江河湖泊、平原等）及垭口、迎风山坡、山脊等微地，风会持续吹向导线，容易发生舞动。（3）线路结构与参数：导线类型、张力、弧垂、档距及导线结构参数是引起舞动的内因。相同条件下，分裂导线比单导线更易发生舞动，大截面的导线比小截面的导线易于产生舞动。这与它们自身的扭转刚度有很大关系。
2.2舞动危害分析
导线舞动造成最严重的危害是导线与导线、导线与地线碰线而引起的闪络，造成跳闸甚至烧坏电线。水平排列的导线一般互相碰线的可能性较少，但若线间距离偏小，导线舞动的同时又出现不同步摆动则有可能引起相间短路闪络。前苏联对运行线路的观察，证实了线路在电线舞动时发生多次跳闸，并在舞动结束前不可能合闸，也查到因舞动闪络被烧坏的电线。另外，发生损坏较多的是线路金具，特别是相分裂线路因导线与导线、导线与连接件碰撞而引起金具损伤、夹具松驰，导致导线磨损。在导线悬挂点处会因舞动承受扭转、弯曲及挤压等过应力而发生电线鼓灯笼、电线伸长使弧垂增大。过大的弯曲应力与强烈舞动的扭矩联合作用会使护线条、导线线股疲劳断裂。我国湖北500kV姚双、双凤线中山口大跨越就因强烈舞动8根导线伤、断股达195处。舞动时杆塔受到猛烈冲击，横担上的U形环、挂线板折断致使耐张塔的固结点破坏，甚至横担被弄弯或断裂。还有一个性质严重且频繁出现的危害是当邻档导线舞动时振荡前行波传播到跳线，致使跳线向上跳跃而对杆塔闪络。
图1舞动的危害
3防舞动设计
输电线路导线舞动主要是由覆冰及截面形状、风速及其方向、导线系统的自身参数三个方面的因素形成。防舞设计一般分为避舞设计、抗舞设计和抑舞设计。
3.1避舞设计
从气象条件考虑，架空线路工程在可研阶段路径选择时，通过搜集沿线的气象条件、地形和地貌，选择合适的线路走向避开舞动，消除舞动因素。根据常年风向记录，尽可能避开风大、平稳的区域，线路走向应尽量平行于冬季主导风向；同时应考虑尽可能避开雨淞和湿雪频繁、冬季多风，以及江河、峡谷多的地区，避开易舞动因素。
3.2抗舞设计
从机械与电气的角度，抗舞设计是在不破坏舞动条件的前提下，通过提高线路本身的电气和机械强度来抵抗舞动，达到减轻或消除舞动危害的目的。机械方面包含采用高强钢提高铁塔强度、采用双帽防松式的铁塔螺栓；合理选择导线和金具强度，通常在线夹握持的电线外面加上一层护线条或预绞丝，防止线夹和电线损坏。电气方面包含加大导线与导线、导线与地线间的距离，防止碰线闪络。
3.3抑舞设计
从改变与调整导线系统参数出发，导线舞动严重的地区或某些部位可采用抑舞措施来达到抑制舞动的目的。抑舞设计是一种采用防舞设备抑制舞动发生，控制舞动规模、削弱舞动强度一种方法，主要是通过在线路上安装防舞设备来抑制舞动幅度、消除舞动危害。
4限位式防治装置试点应用
4.1限位式防治装置特点及适用性
限位式防治装置与常规防舞装置区别主要在于其通过强制限制导线的舞动幅值达到防舞的目的，而常规防舞装置多采用压重提升导线的起舞冰风阈值、改变导线扭转特性以减轻风的激励等方式。与现有防舞技术相比，限位式防舞技术防舞技术的
图8 5档导线及限位式防治装置安装图
图9 应用限位式防舞方案后导线舞动仿真结果
图10 限位式防治装置安装位置示意图
表5 舞动事件一览表
表6 舞动及张力变化情况表
主要是防舞效果最好，且具有可调节功能，其内部预留一段防腐钢丝绳可补偿导线因温升而引起的导线弧垂高度变化。限位式防治装置结合基础、连接金具等装置形成一套系统，安装施工较复杂，其造价比常规防舞装置要高一些，建议在3级舞动区或常规防舞装置无法满足防舞需求的地区使用。对于山区及跨越段，因受地形影响，无法构建基础而无法使用。
4.3限位式防治装置应用
通过对某公司架空输电线路舞动区域分布及特点和冰区灾害分布及特点进行分析，并与相关线路运行部门讨论，最终确定限位式防治装置试点应用线路，并根据限位式防舞方案开展试点应用工作。2018年1月，限位式防治装置某试点应用线路发生大范围舞动现象，与安装限位式防治装置线路相关参数相似的耐张段发生多级铁塔损坏、掉串等事故。试点应用线路舞动后，对安装限位式防治装置区域进行现场巡查，发现无铁塔损坏、掉串等现象，限位式防治装置无损坏且可正常工作。通过试点应用表明，安装限位式防治装置能够有效提升架空输电线路的防舞能力，可以有效地保证线路舞动时的正常运行。
结语
架空输电线路系统在架设完成后，需要独立面对相对严酷的自然环境，并且此类输电网络通常都更为接近电力消费端，因此在对导线进行选型的时候，不仅要从电力传输的有效性方面进行考虑，对于其物理特征以及安全特征也必须深入考量才能获取优质选择结果。
参考文献
[1]王猛.220kV及以下架空送电线路导线及截面选择[J].大科技，2018（6）.
[2]黄悌，朱荣坊，李宗庚.按经济输送容量选择输电线路导线截面[J].四川电力技术，2017（2）.
论文作者:朱宗超
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
标签：导线论文; 线路论文; 装置论文; 截面论文; 舞技论文; 发生论文; 电线论文; 《电力设备》2019年第8期论文;