220kV输电线路导线舞动与防舞设计

220kV输电线路导线舞动与防舞设计

作者：张志安

来源：《科学与财富》2013年第01期

摘要：220kV覆冰输电线路输电导线在一定风速下常发生舞动，它是一种低频率、大振幅的自激振动。舞动的振幅通常很大，对输电线路的安全运行具有很大的威胁。本文首先探讨了本地区220kV输电线路导线舞动情况，分析了其影响因素，最后提出了相关防舞动设计保护措施：消除扭转力矩、提高导线横向振动固有频率、加强线路设备的耐振性能和提高输电线路的电气强度。

关键词：220kV输电线路 舞动 防舞

220kV架空输电线路舞动是输电线覆冰后在风激励的影响下引起的低频率、大幅度振动。舞动可造成输电线断股，金具损坏，相间闪络断路，线间短路等恶性事故，严重威胁着输电线路的安全运行。我国是世界上输电线路覆冰最严重的国家之一，比如2008年南方冰雪灾害就导致了大面积导线舞动现象。但是导线舞动涉及多学科，使对导线舞动的机理分析和防舞措施的研究存在很大的困难。本文为此具体探讨了220kV输电线路导线舞动情况与防舞设计措施。

1 220kV输电线路导线舞动情况

由于我国能源分布的不平衡，为满足远距离输电的要求，超高压线路得到很快发展，220kV输电线路导线也相继得到工程应用。在某些地形、地势复杂地区及大跨越线段地区，导线的直径、离地高度也会有更大的提高，特别是在温差比较大的地区，输电线路覆冰问题将更加突出，在风激励的作用下极易出现输电线舞动现象【4】。由于舞动的振幅大，持续时间长，易酿成很大危害，轻则造成相间闪络、损坏地线和导线金具及部件，重则造成线路跳闸停电、断线、倒塔等严重事故。这既对电网本身造成损害，又会对社会造成重大经济损失。本地区220kV电网在2010年2月10日发生大范围线路舞动，有5条次220kV线路跳闸，对电网的安全运行造成极大的危害，导致电网局部解列，舞动涉及的地域范围有14个供电区。局部电网解列，严重威胁江苏电网的安全稳定运行，威胁到电气化铁路，重点企业的正常供电和工农业生产。

2 220kV输电线路导线舞动的影响因素 2.1 气象因素

特定的气象条件是引起导线舞动的主要因素之一。其中覆冰雪与风是导线舞动主要的外激励源，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，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

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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空气动力的状态。覆冰、空气动力状态和其他气象因素具有很大的随机性，在舞动研究与计算时，通常是根据统计资料来进行的。 2.2 地理因素

线路的地理条件亦是引起导线舞动的重要因素，本地区有平稳层流大风，且当线路走向与风向夹角大于45°的开阔地带及峡谷、迎风山坡、山脊等微地形是容易发生舞动的地带。统计还表明线路走向与风向的夹角越接近垂向，则舞动的可能性越大，这是因为风垂直吹向非对称椭圆形导线时产生的升力和扭矩最大。 2.3 线路因素

对结构物的起作用的空气动力主要是风向垂直于结构物的轴线方向来流或非垂直来流的垂直分量。所以，垂直来流对结构物的空气动力最大，所表现出的空气动力现象最为典型和突出。导线舞动的大小与状态，主要决定于风向对导线轴线的夹角。当夹角为90°时，诱发舞动的可能性最大；反之，当夹角为0°，即风向平行于导线轴线时，则引起舞动的可能性最小。一般导线舞动是在覆冰后，即发生在冬季。冬季以北风为主，所以，当线路东西走向时，风向与导线轴线的夹角在90°附近，极易产生舞动。 2 220kV输电线路导线舞动的防舞动设计保护 2.1 消除扭转力矩

导线产生扭转力矩，而且扭转力矩是相当大的，导线及线夹处承受相当大的力隅矩，这是关键问题。因而舞动的防治首先要设法消除导线的扭转力矩。对于分裂导线，可采用左右2种捻向导线，达到扭力矩平衡，在全档导线上均无扭转力矩存在，就要大大抑制舞动的发生。 2.2 提高导线横向振动固有频率

导线舞动必伴有横向振动，横向振动是舞动形成的一个重要条件，如导线不发生横向振动就不会形成舞动，因而消除横向振动因素是一个防舞措施。工程设计对于易发生舞动的东西走线且位于湖区开阔平坦地形，应控制档距不采用大档距，因固有横向振动频率大于1，则难发生横向振动。

2.3 加强线路设备的耐振性能

通过采用特强型导线调整导线的应力，在导线悬垂和耐张线夹处包上护线条，改善各类金具的耐振性能。220kV输电线路除在大跨越和大档距线段安装一部分防振装置外，一般利用分裂导线安装的间隔棒作为基本的防振装置【8】。档距中央的间隔棒主要是用来防止碰撞，安装距离呵大些，而导线悬挂点附近的间隔棒除了能防止扭转外，更重要的是能够起防振的作

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用，安装相对密集一些。为加强防振措施，在依靠间隔棒减振作用的基础上，需安装一定数量的防振锤和阻尼线，导线悬挂点处要包装高强度的护线条，同时考虑采用释放型的悬垂线央，以减小振动对设备的影响，通过增大导线的阻尼性能，减弱和吸收导线振动能量，降低或抑制导线的振动。

2.4 提高输电线路的电气强度

使相间导线及相对地存有足够的电气间隙，确保导线舞动时不致发生相间及相对地击穿短路。提高输电线路的机械强度，使其能抵抗轻等或中等强度导线舞动。重冰区输电线路档距需均匀且不宜过大，从而减少铁塔所受的不平衡张力差。相邻档高度差尽量小以避免脱冰跳跃或不均匀覆冰时悬垂串上翻、碰坏绝缘子和出现永久接地故障。为防止覆冰及脱冰跳跃时钢芯铝绞线断线、断股现象，重冰线路的导可町采用机械强度较高的钢芯铝合金线或铝包钢绞线。为减轻或防止重冰线路由于不平衡张力和脱冰跳跃震动而损害导线，宜采用预绞丝护条保护。重要线路需每隔若干基增设基抗串侧耐张塔，杆塔间垂直档距较大时宜采用双线央以增加导线的抗弯强度。

总之，当前我国已经呈现出舞动频发的趋势，我们还需要加强对国内外舞动治理技术新动态的跟踪，才能做到有针对性的治理，保证导线舞动治理工作的长期性和连贯性。 参考文献

[1] 郭应龙，李国兴，尤传永.输电线路舞动[M].北京：中国电力出版社，2009：88-91. [2] 朱宽军，尤传永，赵渊如.输电线路的舞动研究与治理[J].电力建设，2010，25（12）：18-21.

[3] 赵作利.输电线路导线舞动及其防治[J].高电压技术，2009，30（2）：57-58. [4] 张平.架空输电线路导线舞动原因分析及防舞措施[J].内蒙古电力技术，2009，27（5）：11-13.