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输电线路覆冰舞动及解决措施分析

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：李春

[导读] 摘要：在输电线路的运行过程中，如果遇到恶劣的天气，对其运行质量和效果都会造成十分严重的负面影响，如果在冰霜，暴雪等极端天气情况下，输电线路会出现比较明显的舞动现象，而这种导线舞动的问题发生，会使灾害概率进一步提升。

        （云南送变电工程有限公司云南昆明 650216）
        摘要：在输电线路的运行过程中，如果遇到恶劣的天气，对其运行质量和效果都会造成十分严重的负面影响，如果在冰霜，暴雪等极端天气情况下，输电线路会出现比较明显的舞动现象，而这种导线舞动的问题发生，会使灾害概率进一步提升。基于此，本文着重探讨和分析输电线路覆冰舞动及解决措施等相关问题，希望本文的分析能够为相关人员提供有益启示。
        关键词：输电线路；覆冰舞动；解决措施
        引言
        在输电线路的运行过程中，如果遇到比较极端的天气，例如暴风雪等情况，就会出现线路跳闸，电力设备损坏等方面的问题，对供电造成十分严重的影响。结合这样的情况，就需要着重对此类现象进行有效解决，使相关应对措施能够真正意义上得到执行，以此确保供电能够得到有效进行。据此，本文着重探讨输电线路覆冰舞动的主要特点，原因以及相对应的解决措施。
        1 输电线路覆冰舞动的主要特点
        1.1 舞动范围大、频率相对来说更高
        在寒冷的冬季，我国北方地区特别容易出现输电线路输电线路覆冰舞动等相关方面的问题，例如，大风降温、冰冻雨雪等比较极端的天气情况下，这种问题的发生几率更高，而且所涉及的范围更广，10～500 KV各个级别的电压输电线路中，这种现象都是普遍发生的，如果气候条件满足相对应的要求，该现象的发生范围会更广，频率更高，对于输电线路的平稳有序的运行，会造成十分严重的影响。
        1.2 对于输电线路会造成十分严重的损失
        输电线路发生这种舞动的现象，对于电气会造成很大的故障，与此同时，有可能造成螺栓松动或者脱落，对于绝缘子等相关设备造成很严重的破坏，使线路断线等问题层出不穷，所造成的后果十分严重，通过相应的调查和研究能够进一步看出，输电线路舞动的过程中可能导致整体线路出现成百上千次的跳闸故障，同时也出现多次的机械故障，在出现跳闸故障的线路中，单相跳闸故障线路所占比例为34.8%，相间故障所占比例为71.6%，导线断股故障所占比重为8.7%，金具损坏故障所占比重为5.9%，杆塔结构损伤故障所占比例为4.2%。
        1.3 新型线路抵御性能差
        在输电线路覆冰舞动现象出现的时候，新型线路与普通线路进行有针对性的对比，在同样的气候和地貌条件之下，新型线路更容易产生舞动的问题，如果舞动的话，会更容易产生跳闸故障和机械故障等一系列相关问题。通过近年来的调查和分析能够进一步看出，同塔双回线路出现舞动问题的机会更多，单回线路舞动频率要比紧凑型线路相对来说更高一些。
        2 输电线路覆冰舞动的主要原因
        2.1后期防舞措施缺失。当前，从整体上来看，针对各个电压等级的输电线路设计过程中并没有明确详实的标识出线路舞动的防治技术措施，易舞区段也没有激情切实有效的明确标注，由此导致后期的防舞措施与缺失的状态，无法真正意义上提升其针对性和高效性。
        2.2横担及铁塔螺栓等遭受破坏。线路设计荷载大多数时候都是静载负荷，在输电线路的舞动过程中会产生特别大的动载荷，舞动的过程中会进一步增加杆塔横担挂线等部位的承受荷载，比设计荷载要高出很多，在这样的情况下就会进一步造成横担及铁塔螺栓等部位受到很大的破坏。
        2.3横担失稳或发生损坏，在设计杆塔的相关环节中，风荷载方向及线路转角度数相对来说是保持不变的，但是输电线路舞动方向却有着很大的随意性，因此，线路的转向度数却超出设计值，由此造成横担方向力超出杆塔设计承载力，在这样的情况下，极有可能造成横担失稳，使其遭受严重损坏。
        3 覆冰舞动的解决措施
        3.1防舞动相间间隔棒
        在导线相间安装绝缘间隔棒，把一个档距分割为几个小的区间，这样能够在很大程度上制约震动的出现。

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相间间隔棒传递异相导线振动的能量，使不同导线振动会在很大程度上相互受到影响，对导线的位相造成打扰，使导线振动受到抑制。确保相间距离，防止闪络发生。在具体的应用过程中，可以有针对性的采取SR相间间隔棒，以此确保此类问题得到有效解决，因为它的绝缘部分主要是由FRP 材质聚合物绝缘子内芯外包硅橡胶材质的外皮构成，它的质量相对来说更轻，有着更好的耐久性和强度，所以呈现出更为显著的应用优势。从当前来看，已经开发出的有500 kV及以内各等级线路相匹配的SR相间间隔棒，在具体的工程实践中有着十分广泛的应用。
        3.2带可旋转线夹的导线间隔棒
        带可旋转线夹的导线间隔棒为日本旭电机技术研究中心研发，该线夹在日本得到大范围的应用和推行，其运行结果进一步显示出，这种设备所呈现出的防舞动效果更加理想，有着更高的安全性和稳定性。当前我国应用该种线夹正处在起步的阶段，例如，四分裂导线分析带可旋转线夹的导线间隔棒防御导线覆冰舞动的原理。将间隔棒的迎风向两个线夹设置为可旋转线夹，可旋转线夹允许导线在一定角度内扭转，扭转幅度范围为-80°～+80°，在不均匀覆冰偏心自重条件之下特别容易出现扭转；右侧两根导线由于固定线夹的作用抗扭转刚度较左侧导线大，在不均匀覆冰作用下扭转起来特别不容易，特别容易产生不均匀覆冰现象，而且问题十分严重。覆冰形状很多很大差异导致迎风向和背风向导线覆冰的迎风角有着巨大的不同，在风压作用之下产生力的方向也有着很大的差异，甚至呈现出相反的状态，在这样的情况下就能够从根本上有效规避覆冰导线舞动问题。除此之外，还有一种比较典型的可旋转线夹呈现出对称分布的状态。带可旋转线夹的导线间隔棒以传统设计为基础，能够呈现出更为显著的应用优势，它能够具备更显著的防止覆冰导线舞动功能，而且传承了传统设备的优势和特点。
        3.3最好避开与易产生舞动故障的覆冰区域，对线路的走向进行有效调整
        针对风向而言，在寒冷的季节，刮风的方向和线路轴线的夹角大于45°时，就会特别容易出现这种舞动的障碍，换句话说，夹角越小线路所受到的分离程度就会变得越小，针对这样的情况，就能够在很大程度上有效降低舞动故障出现的几率，所以针对这样的情况，在设计输电线路的过程中，要尽可能有效规避冰冻、风向等不利因素的直接影响，如果经济条件允许，要在先进技术的配合之下，在最大程度上有效规避强舞动区域，从根本上有效降低冬季风向与线路走向两者之间的夹角。
        3.4增强线路系统抵御舞动故障的能力
        输电线路出现此类故障的时候，在垂直于线路的横截面内运转方向是椭圆形的，如果输电线路舞动幅度过大，相邻两根运动的线路就有很大的可能产生碰撞闪弧现象，在这样的情况下，就会出现跳闸故障或者线路损坏，为了使此类问题有效规避，要尽可能在输电塔头的结构设计上下功夫，在相关措施的辅助下防止相邻线路之间、线路与地线之间出现碰线现象。除此之外，也要结合实际情况，有针对性的应用水平布置方式，使线路之间的碰线闪络现象得到有效规避，使技术人员按照一定的规则使线路舞动的水平方向位移远远小于线路水平相间的距离。总之，只有适当地加大地线与线路的垂直与水平距离，就能够有效抑制此类问题出现。与此同时，要进一步有效增强杆塔塔身与横担的强度、改良金属器具的抗振能力，通过这种方式，能够在更大程度上有效减少输电线路金属器具松动或者损坏的几率，从而有效实现抵御舞动的效果。
        结束语
        总而言之，通过上文的分析，我们能够充分看出，在我国输电线路的运行过程中，特别容易出现此类的线路覆冰舞动问题，为了使此类问题得以有效解决，要切实有效的实时监控天气情况，在冰雪灾害到来之前做好相对应的防范对策，采取有效的措施，使措施得到有效执行，并按照相应的规范有序操作，以此确保电网正常平稳的运行。
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        [4]李新民，朱宽军，李军辉.输电线路舞动分析及防治方法研究进展[J].高压电技术，2016（2）：484-490.