特高压直流线路六分裂导线舞动防治措施探究

特高压直流线路六分裂导线舞动防治措施探究

丁峥、周东昌、何成

国网湖南省电力有限公司输电检修分公司 湖南 衡阳 421000

摘要： 舞动是不均匀覆冰导线在风的作用下产生的一种低频率(约为0.1~3Hz)、大振幅(约为导线直径的5~300倍)的自激振动。本文作者研究了特高压直流线路六分裂导线舞动防治措施。

关键词：特高压直流；线路；六分裂导线；舞动

0、引言

线路舞动是由于导线发生偏心覆冰后，在风的激励作用下产生的一种低频(约0. 1～ 3 Hz)、大振幅(> 10 m)的自激振动现象。舞动的形成主要取决于3方面的因素，即覆冰、风的激励(风速及风向)和线路结构参数。2009—2010年冬季发生的线路舞动属于典型的覆冰舞动，其发生条件、舞动表现形式、造成后果等与以往舞动规律基本一致，但也具有一些新特性。

1、导线舞动的概述

导线沿圆周方向覆冰不均匀的架空导线在侧向风力作用下产生的低频、大幅度自激振动现象。导线舞动时，会在一档导线内形成一个、两个或三个波腹的驻波或行波，导线主要呈垂直运动，有时也呈椭圆运动，椭圆长轴在垂直方向或偏离垂直方向，有时还伴有导线扭转。垂直振动的频率约为0.1～1 Hz，振幅在几十厘米到几米之间。严重的导线舞动是在大档距导线中产生一个波腹的振动，加上悬垂绝缘子串又沿线路方向摇摆，振幅可高达甚至略高于弧垂最大值(约10～12m)。

2、防舞方案配置原则

配置原则如下：

(1)特高压输电线路宜采用相间间隔棒、线夹回转式间隔棒，也可采用双摆防舞器。

(2)330-750kV同塔双(多)回常规线路宜采用相间间隔棒、线夹回转式间隔棒或相应组合防舞装置，也可采用双摆防舞器、失谐摆及偏心重锤等，不同回路可采用不同的防舞装置。

330-750kV单回常规线路宜采用相间间隔棒、线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、组合防舞装置，也可采用失谐摆及偏心重锤。紧凑型输电线路宜采用相间间隔棒。

(3)110(60)-220kV输电线路相导线垂直或三角排列时宜采用相间间隔棒，也可采用线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、组合防舞装置、失谐摆及偏心重锤等。相导线水平排列时可采用相间间隔棒、线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、组合防舞装置、失谐摆及偏心重锤等。

(4)有关防舞装置安装方案设计要求详见《防舞装置选择原则及安装方案设计要求》。

3、舞动概况

覆冰舞动的主要特征：导线表 面出现轻微不均匀覆冰，覆冰厚度约为5 mm

；舞动气温在-5～0 ℃之间；舞动风速为5～15 m·s-1，线路走向与冬季主导风向夹角大于 45°；舞动线路位于平丘开阔地带或河流湖泊附近；导线应力较大或线路档距较大时容易发生舞动；导线舞动时地线通常不舞动，双回共塔线路通常出现上下层导线异向舞动，容易造成舞动闪络；分裂导线舞动多于单导线，主要原因是间隔棒对分裂导线的限制使得分裂导线容易出现不均匀覆冰。在电力线路设计时需根据实际情况合理采取防舞措施。

某线沿线地形平坦开阔，线路走向与冬季主导风向的夹角基本保持在 45°以上，且部分区段位于2、3级舞动区，临近5 km范围内的其他线路出现 过舞动情况，属于舞动易发区。根据调查结果分 析，沿线舞动区主要分布在河南地区，舞动区内线路长度达到374.1 km，其中1级舞动区61.4 km，2级舞动区190.3 km，3级舞动区122.4 km。

4、防舞装置

4.1 相间间隔棒

相间间隔棒(单导线、分裂导线均可)是在相间或回路之间使用的一种具有绝缘性能和机械强度的间隔棒，它将各导线机械地连接起来，使各导线的运动相互制约，以达到抑制舞动的目的，相间间隔棒是由玻璃钢芯棒和硅橡胶护套构成的合成绝缘结构。它具有抗拉强度高、重量轻、并有一定柔韧性;抗撞击性好，不破碎;耐污闪电压高等特点。相间间隔棒既可抑制舞动，又可防止脱冰跳跃，还可一定程度上防止风偏，其防舞功能是现有各类防舞器中效果最好的。

4.2 线夹回转式间隔棒

线夹回转式间隔棒。其特点是间隔棒部分线夹可自由(或在一定角度范围内)回转，部分线夹与普通夹头相同，不能自由转动。活动夹头部分可以改变覆冰导线的覆冰形状，从而改变了覆冰导线的空气动力系数。因这种防舞装置兼具间隔棒和防舞器的双重作用，且不会额外增加输电线路上的集中载荷，对线路的运行应力基本没有影响。线夹回转式间隔棒比普通间隔棒造价稍高。线夹回转式间隔棒已经大量应用于我国架空输电线路的防舞工作。

六分裂线夹回转式间隔棒

4.3双摆防舞器

双摆防舞器(单导线、分裂导线均可)是基于稳定性机理研制开发的一种具有良好防舞性能的防舞装置，旨在提高导线系统的动力稳定性，同时也兼具压重防舞的功能，如下图所示。目前双摆防舞器已经大量应用于我国多条分裂导线线路上，取得了较好的防舞效果，积累了丰富的经验，是我国架空输电线路应用最为广泛的防舞装置。双摆防舞器属刚性防舞器，从应用经验来看，如果设计合理，则能有效防舞;如果设计不合理(实际冰风条件超过设防范围)，则线路仍可能发生舞动，但从总体情况来看，双摆防舞器基本能防止或一定程度上抑制舞动。双摆防舞器还具有造价较低、安装方便等特点。双摆防舞器具有一整套完整的设计计算方法，必须具体问题具体分析，不经过设计计算而盲目应用或照搬照抄会大大降低其防舞效果，甚至给线路的安全运行带来负面影响。

4.4集中防振锤

集中防振锤(适用于单导线)的防舞原理是压重防舞，压重防舞是限制压重点的振幅，形成节点，从而抑制导线的振幅与振型，以达到控制导线舞动的目的。集中防振锤防舞的优点是取材容易，安装简便。但安装位置及数量应经过设计、计算。此外，应注意防振锤位置的相对固定，防止运行过程中防振锤位置的滑移，还应注意防振锤本身质量的稳定。总之，在单导线输电线路上采取集中防振锤防舞要慎重。

5、输电线路舞动防治技术

5.1基于相-地间隔棒的防舞技术

针对三相水平排列和大档距线路的舞动问题，实验室于国内外首次提出了相-地间隔棒的舞动治理方案。通过真型线路测试验证，获得了相-地间隔棒的基本结构与组成形式、最佳安装角度与安装位置、最佳初始张拉力等关键参数。

5.2输电杆塔抗舞性能提升措施

针对舞动造成的输电杆塔结构破坏和倒塔问题，通过开展杆塔舞动承载特性试验，获得杆塔结构承载的薄弱环节；并通过有针对性的杆塔加固措施研究，提出了杆塔紧固件连接的最佳防松形式及其紧固方法。

5.3舞动区导线间隔棒设计优化

针对舞动造成的导线、间隔棒和连接金具受损严重的问题，实验室研制开发了一种无刚性碰撞的抗舞间隔棒；并通过开展间隔棒与相间间隔棒连接金具的设计优化，有效提升舞动区线路及其金具的抗舞性能。

5.4防风偏绝缘拉索

针对输电线路风偏跳闸难以预防的问题，实验室通过风偏条件下导线运动特性与杆塔承载特性研究，提出了交流架空线路防止风偏闪络的限位措施，研制了防风偏绝缘拉索。

6、结束语

为提高电网抵御自然灾害的能力，科学合理地选择防舞技术和措施，规范防舞方案设计，全面开展输电线路防舞治理，保证严重自然灾害条件下主网安全稳定运行和安全可靠供电。

参考文献：

[1]曹海林;杨力生;杨士中;王韬;应伟兵;管伟;;特高压输电线舞动监测技术研究[J];高电压技术;2011年09期

[2]王少华,蒋兴良,孙才新;输电线路导线舞动的国内外研究现状[J];高电压技术;2005年10期

[3]张予;架空输电线路导线覆冰在线监测系统[J];高电压技术;2008年09期

摘要： 舞动是不均匀覆冰导线在风的作用下产生的一种低频率(约为0.1~3Hz)、大振幅(约为导线直径的5~300倍)的自激振动。本文作者研究了特高压直流线路六分裂导线舞动防治措施。

关键词：特高压直流；线路；六分裂导线；舞动

0、引言

线路舞动是由于导线发生偏心覆冰后，在风的激励作用下产生的一种低频(约0. 1～ 3 Hz)、大振幅(> 10 m)的自激振动现象。舞动的形成主要取决于3方面的因素，即覆冰、风的激励(风速及风向)和线路结构参数。2009—2010年冬季发生的线路舞动属于典型的覆冰舞动，其发生条件、舞动表现形式、造成后果等与以往舞动规律基本一致，但也具有一些新特性。

1、导线舞动的概述

导线沿圆周方向覆冰不均匀的架空导线在侧向风力作用下产生的低频、大幅度自激振动现象。导线舞动时，会在一档导线内形成一个、两个或三个波腹的驻波或行波，导线主要呈垂直运动，有时也呈椭圆运动，椭圆长轴在垂直方向或偏离垂直方向，有时还伴有导线扭转。垂直振动的频率约为0.1～1 Hz，振幅在几十厘米到几米之间。严重的导线舞动是在大档距导线中产生一个波腹的振动，加上悬垂绝缘子串又沿线路方向摇摆，振幅可高达甚至略高于弧垂最大值(约10～12m)。

2、防舞方案配置原则

配置原则如下：

(1)特高压输电线路宜采用相间间隔棒、线夹回转式间隔棒，也可采用双摆防舞器。

(2)330-750kV同塔双(多)回常规线路宜采用相间间隔棒、线夹回转式间隔棒或相应组合防舞装置，也可采用双摆防舞器、失谐摆及偏心重锤等，不同回路可采用不同的防舞装置。

330-750kV单回常规线路宜采用相间间隔棒、线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、组合防舞装置，也可采用失谐摆及偏心重锤。紧凑型输电线路宜采用相间间隔棒。

(3)110(60)-220kV输电线路相导线垂直或三角排列时宜采用相间间隔棒，也可采用线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、组合防舞装置、失谐摆及偏心重锤等。相导线水平排列时可采用相间间隔棒、线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、组合防舞装置、失谐摆及偏心重锤等。

(4)有关防舞装置安装方案设计要求详见《防舞装置选择原则及安装方案设计要求》。

3、舞动概况

覆冰舞动的主要特征：导线表 面出现轻微不均匀覆冰，覆冰厚度约为5 mm

；舞动气温在-5～0 ℃之间；舞动风速为5～15 m·s-1，线路走向与冬季主导风向夹角大于 45°；舞动线路位于平丘开阔地带或河流湖泊附近；导线应力较大或线路档距较大时容易发生舞动；导线舞动时地线通常不舞动，双回共塔线路通常出现上下层导线异向舞动，容易造成舞动闪络；分裂导线舞动多于单导线，主要原因是间隔棒对分裂导线的限制使得分裂导线容易出现不均匀覆冰。在电力线路设计时需根据实际情况合理采取防舞措施。

某线沿线地形平坦开阔，线路走向与冬季主导风向的夹角基本保持在 45°以上，且部分区段位于2、3级舞动区，临近5 km范围内的其他线路出现 过舞动情况，属于舞动易发区。根据调查结果分 析，沿线舞动区主要分布在河南地区，舞动区内线路长度达到374.1 km，其中1级舞动区61.4 km，2级舞动区190.3 km，3级舞动区122.4 km。

4、防舞装置

4.1 相间间隔棒

相间间隔棒(单导线、分裂导线均可)是在相间或回路之间使用的一种具有绝缘性能和机械强度的间隔棒，它将各导线机械地连接起来，使各导线的运动相互制约，以达到抑制舞动的目的，相间间隔棒是由玻璃钢芯棒和硅橡胶护套构成的合成绝缘结构。它具有抗拉强度高、重量轻、并有一定柔韧性;抗撞击性好，不破碎;耐污闪电压高等特点。相间间隔棒既可抑制舞动，又可防止脱冰跳跃，还可一定程度上防止风偏，其防舞功能是现有各类防舞器中效果最好的。

4.2 线夹回转式间隔棒

线夹回转式间隔棒。其特点是间隔棒部分线夹可自由(或在一定角度范围内)回转，部分线夹与普通夹头相同，不能自由转动。活动夹头部分可以改变覆冰导线的覆冰形状，从而改变了覆冰导线的空气动力系数。因这种防舞装置兼具间隔棒和防舞器的双重作用，且不会额外增加输电线路上的集中载荷，对线路的运行应力基本没有影响。线夹回转式间隔棒比普通间隔棒造价稍高。线夹回转式间隔棒已经大量应用于我国架空输电线路的防舞工作。

六分裂线夹回转式间隔棒

4.3双摆防舞器

双摆防舞器(单导线、分裂导线均可)是基于稳定性机理研制开发的一种具有良好防舞性能的防舞装置，旨在提高导线系统的动力稳定性，同时也兼具压重防舞的功能，如下图所示。目前双摆防舞器已经大量应用于我国多条分裂导线线路上，取得了较好的防舞效果，积累了丰富的经验，是我国架空输电线路应用最为广泛的防舞装置。双摆防舞器属刚性防舞器，从应用经验来看，如果设计合理，则能有效防舞;如果设计不合理(实际冰风条件超过设防范围)，则线路仍可能发生舞动，但从总体情况来看，双摆防舞器基本能防止或一定程度上抑制舞动。双摆防舞器还具有造价较低、安装方便等特点。双摆防舞器具有一整套完整的设计计算方法，必须具体问题具体分析，不经过设计计算而盲目应用或照搬照抄会大大降低其防舞效果，甚至给线路的安全运行带来负面影响。

4.4集中防振锤

集中防振锤(适用于单导线)的防舞原理是压重防舞，压重防舞是限制压重点的振幅，形成节点，从而抑制导线的振幅与振型，以达到控制导线舞动的目的。集中防振锤防舞的优点是取材容易，安装简便。但安装位置及数量应经过设计、计算。此外，应注意防振锤位置的相对固定，防止运行过程中防振锤位置的滑移，还应注意防振锤本身质量的稳定。总之，在单导线输电线路上采取集中防振锤防舞要慎重。

5、输电线路舞动防治技术

5.1基于相-地间隔棒的防舞技术

针对三相水平排列和大档距线路的舞动问题，实验室于国内外首次提出了相-地间隔棒的舞动治理方案。通过真型线路测试验证，获得了相-地间隔棒的基本结构与组成形式、最佳安装角度与安装位置、最佳初始张拉力等关键参数。

5.2输电杆塔抗舞性能提升措施

针对舞动造成的输电杆塔结构破坏和倒塔问题，通过开展杆塔舞动承载特性试验，获得杆塔结构承载的薄弱环节；并通过有针对性的杆塔加固措施研究，提出了杆塔紧固件连接的最佳防松形式及其紧固方法。

5.3舞动区导线间隔棒设计优化

针对舞动造成的导线、间隔棒和连接金具受损严重的问题，实验室研制开发了一种无刚性碰撞的抗舞间隔棒；并通过开展间隔棒与相间间隔棒连接金具的设计优化，有效提升舞动区线路及其金具的抗舞性能。

5.4防风偏绝缘拉索

针对输电线路风偏跳闸难以预防的问题，实验室通过风偏条件下导线运动特性与杆塔承载特性研究，提出了交流架空线路防止风偏闪络的限位措施，研制了防风偏绝缘拉索。

6、结束语

为提高电网抵御自然灾害的能力，科学合理地选择防舞技术和措施，规范防舞方案设计，全面开展输电线路防舞治理，保证严重自然灾害条件下主网安全稳定运行和安全可靠供电。

参考文献：

[1]曹海林;杨力生;杨士中;王韬;应伟兵;管伟;;特高压输电线舞动监测技术研究[J];高电压技术;2011年09期

[2]王少华,蒋兴良,孙才新;输电线路导线舞动的国内外研究现状[J];高电压技术;2005年10期

[3]张予;架空输电线路导线覆冰在线监测系统[J];高电压技术;2008年09期