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摘要：我国是架空输电线路舞动较为多发的国家，存在较大范围的导线舞动现象。线路导线舞动的破坏性很大，会造成导线机械疲劳、磨损、烧伤，引起线路跳闸、断线、会损伤金具、绝缘子和杆塔，因此在设计时必须予以重视。本文主要分析了目前我国高压输电线路舞动的原因，论述了舞动防治对策。
关键词：高压；架空；输电线路；舞动；防治措施
一、我国高压输电线路舞动现状
我国地域辽阔，电网基础建设快速发展，近年来，我国因输电线舞动造成的事故频频发生，造成了巨大的经济损失，也严重的影响了人们的正常用电。2008年初，湖北，河南，江西，湖南等地出现大范围的输电线路舞动，并且持续的时间比较长，范围比较广，舞动地域地形涉及到山区、丘陵和平原。因为输电线本身具有一定的抗舞动能力，很多舞动并不严重，而这些不严重的舞动没有记录，所以有一些实际发生的舞动现象没有被记录在案。在我国，从湖南至黑龙江，存在一条输电线路的舞动带。其中包括黑龙江、辽宁、湖北、湖南等省。这条舞动带在每年的春冬两季，东南方北上的暖湿气流和西北方南下的干冷气流在我国中部和东北部相汇，导致这些地方容易形成冻雨，冻雨附着在导线上形成了覆冰，与此同时，中部属平原地区，风力比较强，所以这一片地区满足了舞动形成的两个基本要求（覆冰与大风），经常会出现舞动现象。
二、导线舞动的原因分析
舞动是不均匀覆冰导线在风的作用下产生的一种低频率（0.1～5Hz）、大振幅（约为导线直径的20～300倍）的自激振动。在振动的形态上表现为一个档距内只有一个或少数几个半波。舞动发生的三要素为：导线不均匀覆冰、风激励、线路结构参数。
2.1输电线路结构参数
相关资料表明，大截面导线比小截面导线更容易发生舞动，分裂导线比单导线产生舞动的频率要大出很多。大截面导线扭转刚度较大，在偏心覆冰后难以产生自转，使得覆冰层更多堆积在同一方向，造成导线迎风面与背风面覆冰厚度不一致，更容易产生舞动现象。分裂导线覆冰的时候，每根子导线在间隔棒的作用下，其相对扭转刚度比单导线大得多。在偏心覆冰的作用下，导线的扭转非常微小，使得相导线或极导线覆冰不对称，一侧轻一侧重，作用在分裂导线上的空气动力荷载较大。在单导线覆冰的情况下由于扭转刚度很小，在偏心覆冰作用下，导线容易发生很大扭转，使覆冰接近圆形，削弱了作用在导线上的空气动力荷载，从而抑制了导线的舞动。另外，杆塔的高度也是造成导线舞动的重要原因，杆塔挂线点越高，电线平均高度越高，风速也越大，风压对电线的激励作用也越大。因此，不合理的线路结构参数会容易引起线路的舞动。
2.2地理和风的因素
线路的地理条件亦是引起导线舞动的重要因素。根据调查统计，导线舞动多发生于平原开阔地区。在广大的雨凇区内，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。舞动风速一般在4～20m/s。主导风向和导线走向夹角大于45°时，导线就容易产生舞动。两者的夹角越大，引起舞动的可能性就越大，当达到90°的时候，会出现最严重的舞动现象。
2.3导线覆冰
导线上形成覆冰需要具备三个条件：首先，有湿度足够大的空气，在干燥的天气情况下，干雪直接掉到地上，是不容易凝结在导线上的，冻雨和雨夹雪很容易引起导线覆冰；其次是要有合适的温度，过高的温度和过低的温度都不容易形成导线覆冰，一般为0～-5℃；再次是风速，足够的风速才能够使空气中水滴运动，一般风速应该大于lm/s。
三、舞动防治措施
3.1注意覆冰区域与线路走向
温度在-5～O℃，风速在10m/s左右的雨凇地区，是舞动的多发地区。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从风向来看，结冰季节主导风向与导线轴线的夹角大于45°是舞动形成的条件之一，这个夹角愈小，作用在导线上的垂直分力就愈小，就不利于舞动的形成。因此，线路设计时应当尽量避开这些因素的影响，在技术经济指标允许的条件下，尽可能绕过强舞动地区。而在线路走向上，应尽可能减小冬季风向与线路走向之间夹角。对于无法避开易舞区的线路，要分清线路的易舞区段。导线舞动与微地形条件有很大关系，四周无屏蔽物的开阔地带，如沙滩、草地、农田等，以及山谷风口能使均匀的层流风持续吹向导线，是容易发生舞动的地带。线路设计应充分考虑这些微地形的影响，对易舞区段采取合理的防舞措施。
3.2提高线路的抗舞动能力
舞动给线路带来的主要威胁是线路的机械损坏和电气故障。根据大量观测资料，导线舞动的轨迹，大多为垂直于导线轴线的椭圆形，舞动时，导线垂直运动距离大，水平运动距离小。因此，在易舞动地区，导线最好采用水平排列方式。舞动时，相临两档间将会产生比较大的不平衡张力，严重时将使导线在悬垂线夹中产生滑移，导线滑移后将会使舞动更为严重，因此，建议在易舞动地区采用双联双线夹绝缘子串，对抑制导线舞动会有一定的效果。采用专门的抗舞动金具，如线夹处加预绞丝可以在舞动发生的情况下，保护导线不受损伤。这也是一种提高导线系统抵抗舞动能力的有效措施。在易发生舞动的地段，增加绝缘子和金具的强度，以提高线路在发生群动时，绝缘子和金具有足够的安全储备。易发生舞动的地段，适当提高铁塔的强度，同时提高铁塔螺栓的强度。
3.3加装防舞装置
经过多年的防舞治理研究，防舞装置已经得到了很大的发展。但各类防舞装置因为设计和应用条件不同，防舞方法和造价也各异。各种防舞装置通过改变与调整导线系统的参数，达到抑制舞动或减轻舞动的强度的效果，确保线路的安全。
目前常用到的防舞装置主要有：①压重防舞器（集中防振锤），这种造价比较高，适用于分裂导线，应注意对微风振动的影响，防舞效果较好；②失谐摆，在单导线上应用有效，在分裂导线上的应用有待研究；③双摆防舞器，适用于分裂导线，安装方便，防舞效果较好；④相间间隔棒，造假较高，存在老化、放电、弯曲等问题，可应用于220kV以下电压等级的输电线路，也可相间距较小的紧凑型线路，防舞效果较好；⑤偏心重锤，适用于分裂导线，应注意对微风振动的影响，防舞效果较好；⑥扰流防舞器（防舞鞭），造价较高，主要用于覆冰较薄的地区，单导线上应用多于分裂导线；⑦阻尼器、减振器，造假较高，对低频舞动较有效；⑧动力减振器，虽说造价很高，但是在国外得到了广泛的应用；⑨线夹回转式间隔棒，防舞效果良好，对线路不会产生负面影响；⑩线夹回转式间隔棒双摆防舞器，防舞效果较好。
并不是说所有的防舞装置都是万能的和一劳永逸的，不同的防舞器其特性和功效是不同的。安装防舞器必须遵循以下原则：
①根据中点提升原理，粗略计算压重质量；②压重总质量不超过导线质量的5-8%；③为提高防舞效果，采用节点分割原理，对防舞器进行分散布置；④节点分布遵循“相邻节距不相等，整体布置不对称”的原则，以消除相邻节距的谐振；⑤节点处压重的布置与安装必须考虑导线的局部强度和微风振动的影响，防止夹头处导线的损伤和动应变超限。根据现有500kV输电线路防舞经验，防舞装置宜采用集中和分散相互结合的布置方式，布置位置在2/9、5/12、7/9档距处可有效地抑制1～3个半波的舞动，压重装置还可以布置在1/4、1/2、3/4或1/6、1/2、5/6档距处以有效地减小前三阶舞动振幅，并且可适当分散布置防舞装置，避免集中荷重于一点以造成导线局部应力过大。
3.4在舞动易发区，加强铁塔的紧固和监测力度
杆塔所受到的紧固力很大，杆塔的紧固件很容易产生松动，也很容易受到钢材的剪切作用。由于输电线路耐张杆塔位于导线舞动系统的终端，舞动能量将会经塔身到地面从而消耗掉，须加强铁塔螺栓的放松性能。在易舞动地区重视和加强舞动季节期间的检查和观测工作。加强舞动监测，对舞动时的气象条件（风速、风向、覆冰形状、覆冰厚度、气温、湿度等等）以及舞动特征（振动半波数、振动频率、振幅等等）进行及时详细的记录，为研究工作和工程设计对舞动的避、抗、防措施提供依据。
参考文献
[1]孙珍茂，楼文娟.覆冰导线舞动及防舞效果分析[J].振动与冲击.2010.
[2]黄涛.大跨越高压输电线路非线性舞动理论研究[J].武汉：华中科技大学土木工程与力学学院，2007.
论文作者:任小龙
论文发表刊物:《电力设备》2015年第11期供稿
论文发表时间:2016/4/27
标签：导线论文; 线路论文; 杆塔论文; 风速论文; 夹角论文; 效果论文; 地区论文; 《电力设备》2015年第11期供稿论文;