淺論高壓架空輸電線路舞動(dòng)及防治措施摘要：我國(guó)是架空輸電線路舞動(dòng)較為多發(fā)的國(guó)家，存在較大范圍的導(dǎo)線舞動(dòng)現(xiàn)象。線路導(dǎo)線舞動(dòng)的破壞性很大，會(huì)造成導(dǎo)線機(jī)械疲勞、磨損、燒傷，引起線路跳閘、斷線、會(huì)損傷金具、絕緣子和桿塔，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須予以重視。本文主要分析了目前我國(guó)高壓輸電線路舞動(dòng)的原因，論述了舞動(dòng)防治對(duì)策。

關(guān)鍵詞：高壓；架空；輸電線路；舞動(dòng)；防治措施

一、我國(guó)高壓輸電線路舞動(dòng)現(xiàn)狀

我國(guó)地域遼闊，電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)快速發(fā)展，近年來(lái)，我國(guó)因輸電線舞動(dòng)造成的事故頻頻發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也嚴(yán)重的影響了人們的正常用電。2008年初，湖北，河南，江西，湖南等地出現(xiàn)大范圍的輸電線路舞動(dòng)，并且持續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng)，范圍比較廣，舞動(dòng)地域地形涉及到山區(qū)、丘陵和平原。因?yàn)檩旊娋€本身具有一定的抗舞動(dòng)能力，很多舞動(dòng)并不嚴(yán)重，而這些不嚴(yán)重的舞動(dòng)沒(méi)有記錄，所以有一些實(shí)際發(fā)生的舞動(dòng)現(xiàn)象沒(méi)有被記錄在案。在我國(guó)，從湖南至黑龍江，存在一條輸電線路的舞動(dòng)帶。其中包括黑龍江、遼寧、湖北、湖南等省。這條舞動(dòng)帶在每年的春冬兩季，東南方北上的暖濕氣流和西北方南下的干冷氣流在我國(guó)中部和東北部相匯，導(dǎo)致這些地方容易形成凍雨，凍雨附著在導(dǎo)線上形成了覆冰，與此同時(shí)，中部屬平原地區(qū)，風(fēng)力比較強(qiáng)，所以這一片地區(qū)滿足了舞動(dòng)形成的兩個(gè)基本要求（覆冰與大風(fēng)），經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)舞動(dòng)現(xiàn)象。

二、導(dǎo)線舞動(dòng)的原因分析

舞動(dòng)是不均勻覆冰導(dǎo)線在風(fēng)的作用下產(chǎn)生的一種低頻率（0.1～5Hz）、大振幅（約為導(dǎo)線直徑的20～300倍）的自激振動(dòng)。在振動(dòng)的形態(tài)上表現(xiàn)為一個(gè)檔距內(nèi)只有一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)半波。舞動(dòng)發(fā)生的三要素為：導(dǎo)線不均勻覆冰、風(fēng)激勵(lì)、線路結(jié)構(gòu)參數(shù)。

2.1輸電線路結(jié)構(gòu)參數(shù)

相關(guān)資料表明，大截面導(dǎo)線比小截面導(dǎo)線更容易發(fā)生舞動(dòng)，分裂導(dǎo)線比單導(dǎo)線產(chǎn)生舞動(dòng)的頻率要大出很多。大截面導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)剛度較大，在偏心覆冰后難以產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使得覆冰層更多堆積在同一方向，造成導(dǎo)線迎風(fēng)面與背風(fēng)面覆冰厚度不一致，更容易產(chǎn)生舞動(dòng)現(xiàn)象。分裂導(dǎo)線覆冰的時(shí)候，每根子導(dǎo)線在間隔棒的作用下，其相對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度比單導(dǎo)線大得多。在偏心覆冰的作用下，導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)非常微小，使得相導(dǎo)線或極導(dǎo)線覆冰不對(duì)稱，一側(cè)輕一側(cè)重，作用在分裂導(dǎo)線上的空氣動(dòng)力荷載較大。在單導(dǎo)線覆冰的情況下由于扭轉(zhuǎn)剛度很小，在偏心覆冰作用下，導(dǎo)線容易發(fā)生很大扭轉(zhuǎn)，使覆冰接近圓形，削弱了作用在導(dǎo)線上的空氣動(dòng)力荷載，從而抑制了導(dǎo)線的舞動(dòng)。另外，桿塔的高度也是造成導(dǎo)線舞動(dòng)的重要原因，桿塔掛線點(diǎn)越高，電線平均高度越高，風(fēng)速也越大，風(fēng)壓對(duì)電線的激勵(lì)作用也越大。因此，不合理的線路結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)容易引起線路的舞動(dòng)。

2.2地理和風(fēng)的因素

線路的地理?xiàng)l件亦是引起導(dǎo)線舞動(dòng)的重要因素。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)線舞動(dòng)多發(fā)生于平原開(kāi)闊地區(qū)。在廣大的雨凇區(qū)內(nèi)，有平穩(wěn)層流大風(fēng)，且當(dāng)線路走向與風(fēng)向夾角大于45°的開(kāi)闊地帶及峽谷、迎風(fēng)山坡、山脊等微地形是容易發(fā)生舞動(dòng)的地帶。舞動(dòng)風(fēng)速一般在4～20m/s。主導(dǎo)風(fēng)向和導(dǎo)線走向夾角大于45°時(shí)，導(dǎo)線就容易產(chǎn)生舞動(dòng)。兩者的夾角越大，引起舞動(dòng)的可能性就越大，當(dāng)達(dá)到90°的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)最嚴(yán)重的舞動(dòng)現(xiàn)象。

2.3導(dǎo)線覆冰

導(dǎo)線上形成覆冰需要具備三個(gè)條件：首先，有濕度足夠大的空氣，在干燥的天氣情況下，干雪直接掉到地上，是不容易凝結(jié)在導(dǎo)線上的，凍雨和雨夾雪很容易引起導(dǎo)線覆冰；其次是要有合適的溫度，過(guò)高的溫度和過(guò)低的溫度都不容易形成導(dǎo)線覆冰，一般為0～-5℃；再次是風(fēng)速，足夠的風(fēng)速才能夠使空氣中水滴運(yùn)動(dòng)，一般風(fēng)速應(yīng)該大于lm/s。

三、舞動(dòng)防治措施

3.1注意覆冰區(qū)域與線路走向

溫度在-5～O℃，風(fēng)速在10m/s左右的雨凇地區(qū)，是舞動(dòng)的多發(fā)地區(qū)。從風(fēng)向來(lái)看，結(jié)冰季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向與導(dǎo)線軸線的夾角大于45°是舞動(dòng)形成的條件之一，這個(gè)夾角愈小，作用在導(dǎo)線上的垂直分力就愈小，就不利于舞動(dòng)的形成。因此，線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量避開(kāi)這些因素的影響，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)允許的條件下，盡可能繞過(guò)強(qiáng)舞動(dòng)地區(qū)。而在線路走向上，應(yīng)盡可能減小冬季風(fēng)向與線路走向之間夾角。對(duì)于無(wú)法避開(kāi)易舞區(qū)的線路，要分清線路的易舞區(qū)段。導(dǎo)線舞動(dòng)與微地形條件有很大關(guān)系，四周無(wú)屏蔽物的開(kāi)闊地帶，如沙灘、草地、農(nóng)田等，以及山谷風(fēng)口能使均勻的層流風(fēng)持續(xù)吹向?qū)Ь€，是容易發(fā)生舞動(dòng)的地帶。線路設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮這些微地形的影響，對(duì)易舞區(qū)段采取合理的防舞措施。

3.2提高線路的抗舞動(dòng)能力

舞動(dòng)給線路帶來(lái)的主要威脅是線路的機(jī)械損壞和電氣故障。根據(jù)大量觀測(cè)資料，導(dǎo)線舞動(dòng)的軌跡，大多為垂直于導(dǎo)線軸線的橢圓形，舞動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線垂直運(yùn)動(dòng)距離大，水平運(yùn)動(dòng)距離小。因此，在易舞動(dòng)地區(qū)，導(dǎo)線最好采用水平排列方式。舞動(dòng)時(shí)，相臨兩檔間將會(huì)產(chǎn)生比較大的不平衡張力，嚴(yán)重時(shí)將使導(dǎo)線在懸垂線夾中產(chǎn)生滑移，導(dǎo)線滑移后將會(huì)使舞動(dòng)更為嚴(yán)重，因此，建議在易舞動(dòng)地區(qū)采用雙聯(lián)雙線夾絕緣子串，對(duì)抑制導(dǎo)線舞動(dòng)會(huì)有一定的效果。采用專門的抗舞動(dòng)金具，如線夾處加預(yù)絞絲可以在舞動(dòng)發(fā)生的情況下，保護(hù)導(dǎo)線不受損傷。這也是一種提高導(dǎo)線系統(tǒng)抵抗舞動(dòng)能力的有效措施。在易發(fā)生舞動(dòng)的地段，增加絕緣子和金具的強(qiáng)度，以提高線路在發(fā)生群動(dòng)時(shí)，絕緣子和金具有足夠的安全儲(chǔ)備。易發(fā)生舞動(dòng)的地段，適當(dāng)提高鐵塔的強(qiáng)度，同時(shí)提高鐵塔螺栓的強(qiáng)度。

3.3加裝防舞裝置

經(jīng)過(guò)多年的防舞治理研究，防舞裝置已經(jīng)得到了很大的發(fā)展。但各類防舞裝置因?yàn)樵O(shè)計(jì)和應(yīng)用條件不同，防舞方法和造價(jià)也各異。各種防舞裝置通過(guò)改變與調(diào)整導(dǎo)線系統(tǒng)的參數(shù)，達(dá)到抑制舞動(dòng)或減輕舞動(dòng)的強(qiáng)度的效果，確保線路的安全。

目前常用到的防舞裝置主要有：①壓重防舞器（集中防振錘），這種造價(jià)比較高，適用于分裂導(dǎo)線，應(yīng)注意對(duì)微風(fēng)振動(dòng)的影響，防舞效果較好；②失諧擺，在單導(dǎo)線上應(yīng)用有效，在分裂導(dǎo)線上的應(yīng)用有待研究；③雙擺防舞器，適用于分裂導(dǎo)線，安裝方便，防舞效果較好；④相間間隔棒，造假較高，存在老化、放電、彎曲等問(wèn)題，可應(yīng)用于220kV以下電壓等級(jí)的輸電線路，也可相間距較小的緊湊型線路，防舞效果較好；⑤偏心重錘，適用于分裂導(dǎo)線，應(yīng)注意對(duì)微風(fēng)振動(dòng)的影響，防舞效果較好；⑥擾流防舞器（防舞鞭），造價(jià)較高，主要用于覆冰較薄的地區(qū)，單導(dǎo)線上應(yīng)用多于分裂導(dǎo)線；⑦阻尼器、減振器，造假較高，對(duì)低頻舞動(dòng)較有效；⑧動(dòng)力減振器，雖說(shuō)造價(jià)很高，但是在國(guó)外得到了廣泛的應(yīng)用；⑨線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒，防舞效果良好，對(duì)線路不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響；⑩線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒雙擺防舞器，防舞效果較好。

并不是說(shuō)所有的防舞裝置都是萬(wàn)能的和一勞永逸的，不同的防舞器其特性和功效是不同的。安裝防舞器必須遵循以下原則：

①根據(jù)中點(diǎn)提升原理，粗略計(jì)算壓重質(zhì)量；②壓重總質(zhì)量不超過(guò)導(dǎo)線質(zhì)量的5-8%；③為提高防舞效果，采用節(jié)點(diǎn)分割原理，對(duì)防舞器進(jìn)行分散布置；④節(jié)點(diǎn)分布遵循“相鄰節(jié)距不相等，整體布置不對(duì)稱”的原則，以消除相鄰節(jié)距的諧振；⑤節(jié)點(diǎn)處壓重的布置與安裝必須考慮導(dǎo)線的局部強(qiáng)度和微風(fēng)振動(dòng)的影響，防止夾頭處導(dǎo)線的損傷和動(dòng)應(yīng)變超限。根據(jù)現(xiàn)有500kV輸電線路防舞經(jīng)驗(yàn)，防舞裝置宜采用集中和分散相互結(jié)合的布置方式，布置位置在2/9、5/12、7/9檔距處可有效地抑制1～3個(gè)半波的舞動(dòng)，壓重裝置還可以布置在1/4、1/2、3/4或1/6、1/2、5/6檔距處以有效地減小前三階舞動(dòng)振幅，并且可適當(dāng)分散布置防舞裝置，避免集中荷重于一點(diǎn)以造成導(dǎo)線局部應(yīng)力過(guò)大。

3.4在舞動(dòng)易發(fā)區(qū)，加強(qiáng)鐵塔的緊固和監(jiān)測(cè)力度

桿塔所受到的緊固力很大，桿塔的緊固件很容易產(chǎn)生松動(dòng)，也很容易受到鋼材的剪切作用。由于輸電線路耐張桿塔位于導(dǎo)線舞動(dòng)系統(tǒng)的終端，舞動(dòng)能量將會(huì)經(jīng)塔身到地面從而消耗掉，須加強(qiáng)鐵塔螺栓的放松性能。在易舞動(dòng)地區(qū)重視和加強(qiáng)舞動(dòng)季節(jié)期間的檢查和觀測(cè)工作。加強(qiáng)舞動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)舞動(dòng)時(shí)的氣象條件（風(fēng)速、風(fēng)向、覆冰形狀