1、平顶山矿区输电线路舞动分析1.事故情况介绍2009 年 11 月 11 日风雪天气共造成谢庄周边地区 12 条线路出现舞动，其中 7 条线路相继跳闸。1.1 线路舞动跳闸经过平顶山地区 11 月 11 日的气象条件为雨夹雪，东北风38m/s，2 点时气温 0.8、8 点时气温 0，空气湿度 90%左右。从 3：20 开始至 9：20，II 谢电、谢张、II 谢丁、谢七、谢二、II谢龙、谢香共七条线路相继跳闸。经现场巡视情况来看，此次事故是导线覆冰及舞动造成相间短路跳闸（现场已发现短路点及导线舞动情况） 。1.2 舞动线路运行情况（见附表）2.导线舞动原因分析舞动是导线覆冰形成非圆截面后所产生的
2、一种低频、大振幅的自激振动，振幅一般在 12 m 以下，会造成金具损坏和断线，严重的会发生线路倒塔事故。舞动涉及大跨越和一般线路,地域涉及到山区、丘陵和平原；气象条件涉及到雨凇、雪凇,冰雪从几毫米到几十毫米。统计数据表明，在 510m/s，温度-51，导线覆冰厚度在320mm 之间，湿度在 85%以上的气象条件下，产生舞动的几率最大。实际上，一般在导线表面有覆冰的情况下，就极易产生舞动现象。2.1 舞动产生的原因 舞动的形成主要取决于三方面的因素，即覆冰、风的激励和线路结构及参数。 2.1.1 覆冰 线路覆冰是舞动的必要条件之一。覆冰多发生在风作用下的雨淞、霜淞及湿雪堆积于导线的气候条件下。导
3、线覆冰与降水形式及降水量有直接关系，同时也与温度的变化密切相关，经常的情况是，先雨后雪，此过程中气温骤降（由零上降至零下） ，导线极易覆冰。通常情况下，导线覆冰不均匀，形成所谓：新月形、扇形、D 形等不规则形状，冰厚从几毫米到几十毫米（最厚可达 50 毫米） ，导线便有了比较好的空气动力性能，在风的激励下会诱发复杂的舞动。 2.1.2 风的激励 舞动离不开风的激励。冬季及初春季节里，冷暖气流的交汇引起的风力较强，地势平坦、开阔及风口地区的输电线路，在导线（不均匀）覆冰的情况下，当风速在 420m/s，且风向与线路走向的夹角45时，导线易舞动。当夹角达到 90，舞动最为严重。这是因为垂直于线路走
4、向的风的分量越大，对不均匀覆冰后导线的激励效果越严重，对导线产生的升力也越大，有利于线路系统能量的积累，进而使得线路原有的平衡系统失去稳定，产生舞动。 2.1.3 线路结构及参数 线路的结构和参数也是形成舞动的重要因素之一。 a.导线固有频率导线由振动发展为舞动的主要原因是风力和导线的固有频率相匹配，引发共振，使导线的振幅越来越大。b.导线型式一般情况，导线表面越光滑，沟槽越少，越不易产生舞动。大截面导线比小截面导线易产生舞动。这与它们自身的扭转刚度有关系。大截面导线的扭转刚度大，在偏心覆冰后难以产生自身扭转，使得覆冰层更多的堆积在同一方向上，产生舞动的可能性比小截面导线大。c.导线张力导线张
5、力越大，弧垂就越小，发生舞动和相间碰线的可能性就越小，但张力过大，可能会导致导线微风振动增强。d.档距结构档距越大，导线吸收的能量就越大，舞动的幅度就越大，应在易舞区尽量减小档距。以上四个因素属主要因素，期间的数量关系较为复杂，目前国内正处于研究和试运行阶段。2.2 谢庄地区 11.11 舞动情况分析2.2.1 按舞动因素分析导线舞动时，导线覆冰厚度在 5-10 mm 之间，气温 0左右，风向东北风，风力 5-8m/s 左右，风口达 10m/s 以上，且大部分舞动线路东西走向，与风向夹角 90左右。这些应为导线舞动的主要原因。线路结构及参数方面，经现场检查舞动地段除谢一、谢四两条线路档距和弧垂
6、稍大外，其他线路档距和弧垂都不大。因此认为线路结构与参数对造成此次舞动事故的影响不大。2.2.2 按地理环境分析根据现场统计发现，此次舞动主要发生在以下几个区域：一是六矿南，区域包括谢一 5-8#、谢四 1-6#、谢张 7-10#、II 谢丁 6-8#、谢七 1-5#、谢二 1-5#、I 谢龙 4-5#；二是龙门口南，范围包括龙香 2-6#、II 谢龙 19-23#；三是五矿北，范围包括谢香 9-11#、II谢龙 9-11#；四是一矿北山，包含谢张 28-29#；五是四矿北山，包含谢张 18-19#；六是党校南，包括二七 5-6#；七是乐福小区路西，包括二七 14-16#。这些区域共同的特点是
7、线路东西走向居多、处于风口（特别是六矿南，据村民介绍此处常年风力较大） 。从附表中不难看出，这些舞动地段线路走向与风向夹角大都在 45以上。因此认为线路走向与当时风向的夹角具备导线舞动条件。2.2.3 按线路档距分析从附表所列情况看，舞动地段线路档距范围从 61-238m 都会出现线路舞动，因此线路档距不是造成导线舞动的主要原因。2.2.4 按导线截面分析从附表所列导线型号看，涉及范围也很广，所以认为导线截面也不应是造成此次导线舞动的主要原因。2.2.5 按导线排列形式分析从附表看，舞动地段导线排列方式大多为上下排列。可以认为导线排列方式是造成此次导线舞动的重要原因，并且是造成舞动跳闸的主要原
8、因（谢七 4-5#、II 谢丁 7-8#所短路两相就是上下排列） 。2.2.6 按线路与风向夹角分析从附表中估计的线路迎风角看，大多在 45以上，加上导线覆冰刚好具备导线舞动的条件，因此线路走向是造成导线舞动的主要原因。3. 线路舞动的治理3.1 几种防舞装置对比防舞装置情况对比序号 防舞器 造价 主要特点1 相间间隔棒 较高存在老化、放电、弯曲、需现场设计安装等问题，可应用于 220kV 以下电压等级的输电线路，防舞效果较好，可有效避免相间短路。2阻尼器、减振器较高对低频舞动较有效，需专业设计。3 失谐摆 较低 在单导线上应用有效，主要抑制扭转舞动。4扰流防舞器（防舞鞭）较高主要用于覆冰较薄
9、的地区，单导线上应用多于分裂导线。5 重锤 较低 对高频低幅度舞动有效，但次生事故较多。3.2 其他单位现场应用实例通过调研，搜集到以下一些防舞实例以供借鉴：a. 1998年12月1日河南电网220kV线路导线舞动，导致22条线路跳闸;2000年1月11日河南电网平顶山地区，5条220kV线路、3条110kV线路舞动，1条线路跳闸。通过加装相间间隔棒、扰流防舞器、机械阻尼器等措施降低了舞动带来的危害。b.2003年2月9日，由于导线舞动导致河南电网的18条220kV线路跳闸39次；14条110kV线路跳闸19次，严重威胁到了电网的安全稳定运行。通过加装相间间隔棒、扰流防舞器、双摆防舞器顺利的治
10、理了线路舞动。3.3治理舞动几条建议治理导线舞动应从新建线路和运行线路两方面分别考虑。3.3.1新建线路对于新建线路，在设计时应充分考虑气象条件，避开易于形成舞动的覆冰区域与线路走向，且应事先加强防舞设计，加装防舞装置。3.3.2运行线路a.安装相间间隔棒相间间隔棒由于可以防止导线相间的碰撞，从而避免了舞动造成相间短路的问题，但该方案实施需厂家进行现场设计安装。b安装空气动力稳定器采用干扰舞动导线附近气流以及防止覆冰的方法来抑制舞动。扰流防舞器（防舞鞭）是一种由具有刚性、耐腐蚀性和热塑性的非金属或金属材料预绞成型的防舞装置（如图） 。它由两端的夹紧部分及中间的扰流段(防舞段)组成，扰流线与导线
11、的直径比为0.78。两个夹紧部分的作用是将气流干扰线夹紧在导线上；23 个完整节距螺旋段的作用是改变各处覆冰导线的断面形状，破坏或抵消引起舞动的空气动力升力和扭矩；1 个支撑螺旋体段在安装干扰线时起支撑作用。防舞鞭扰流防舞器的基本原理是在导线上缠绕由金属或塑料制成的螺旋状物体，以改变导线覆冰后的断面形状，这样导线在覆冰后由于其各段断面相互不同，因此所引起的空气动力效应就会相互干扰制约，从而破坏了发生舞动的条件。该种扰流防舞器在线路上已经成功应用。c适当加大上下横担间距离，避免舞动时引起相间短路但需验证铁塔受力等。d加强舞动后线路的登杆检查，重点检查杆塔螺栓有无松动、连接金具螺栓紧固情况、导线与金具连接处是否有磨损断股等。e加强现场观测和资料的搜集，并做好分析整理工作。f.加强与科研部门的交流合作，开展综合治理线路舞动的专项技术研究。
