输电线路覆冰舞动分析及防治措施

廖龙飞

（重庆电力设计院有限责任公司重庆401121）

摘要：舞动是输电线路导线因覆冰形成非圆截面，在水平方向风作用下诱发产生的一种低频、大振幅的自激振动。一旦输电线路发生舞动，将造成很多危害。舞动的产生与气象环境息息相关，雨雪天气明显增加的冬季和初春时节是我国线路舞动灾害频发的高峰时期。本文主要分析了线路覆冰的分类、导线覆冰舞动原因，并探讨了线路覆冰舞动的治理措施，希望能够给有关人员提供一些值得参考的内容，以更好地解决输电线路覆冰舞动的问题。

关键词：输电线路；覆冰舞动；防治措施

引言

输电线路在冬季低温雨雪气候容易覆冰。雨雪天气一般都经过降雨、雨夹雪、降雪这样的过程，降雨之初并不会出现线路覆冰，只会使空气中的湿度增大、线路上附着水分增加。随着温度的下降，降水逐渐转换为降雪或冻雨，会造成线路表面覆冰，导线表面附着的水分也会随着温度的下降凝结成冰。导线容易发生覆冰的气候条件：空气湿度大于86%，降水量大于20mm，最低气温在零度以下，风速小于2m/s。

1线路覆冰的分类

线路覆冰是受微气象、微地形及温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素影响的综合物理现象。按照线路覆冰的表面外观特性分类，可分为雨凇、粒状雾凇、晶状雾凇、湿雪、混合淞。它们的特性如下表所示。

按冰的形成机理，覆冰可分为降水覆冰、云中覆冰、凝华覆冰。其中，降水覆冰多产生雨凇，云中覆冰多产生雾凇，而凝华覆冰则多产生晶状雾凇。

2分析导线覆冰舞动原因

导线舞动是一种复杂的流固耦合振动，是多种复杂因素相互作用的结果。针对某地220kV输电线路事故情况，通过分析气象条件、线路结构与参数、线路所处的地理条件，探究线路舞动的原因。

2.1气象条件

覆冰舞动是风和冰联合作用后的结果。经现场调查发现，此次舞动灾害发生时为雨雪大风天气。事故线路的导线表面有新月形覆冰，覆冰改变了导线的几何形状，在导线的一侧形成翼面。当大风来袭的时候，导线上部的压力随气流速度的增大而减小，与导线下部产生压差，使得导线同时承受上扬力和水平力的作用。上扬力与导线的自身重力作用引发导线产生垂直振荡，又因导线偏心覆冰，进而扭转振荡；一旦振荡频率与导线固有频率吻合，舞动随即产生。

2.2线路结构与参数

线路的结构参数对覆冰导线舞动的影响主要是通过大量的数据以及相关工作人员日积月累的工作经验得出的。导线舞动在我国的大部分500kV输电线路中均发生过，由舞动引起的事故占500kV输电线路事故总数的23.5%。

2.3线路所处地理环境

此次舞动发生时风向为东北方向，与线路约成80°夹角。线路所处地带空旷且地形平缓，风速大且持续稳定，极易形成舞动。

3分析线路覆冰舞动的治理措施

3.1提高线路设计强度

导线舞动会对导线绝缘子串及其连接金具产生较大的冲击力，极易造成绝缘子及金具的损坏。提高绝缘子、金具的安全系数，使用双联悬垂串、双线夹、优选预绞式线夹，都可以提高绝缘子串的抗舞动性能。在耐张塔转角内外侧均安装跳线串，可抑制耐张串大幅摆动而牵连跳线的摆动，有利于减小跳线对耐张线夹的往复作用力，从而提高耐张线夹抗疲劳性能，减小跳线发生风偏放电的几率。根据耐张塔横担发生损坏的情况，横担加双帽可以在舞动情况下有效防止因螺栓松动导致的杆塔破坏现象。

3.2加装防舞装置

目前常用的防舞装置有相间间隔棒、双摆防舞器、线夹回转式间隔棒、失谐摆及偏心重锤等。这些装置的配合使用可以很大程度上减少线路舞动的发生。如果是某段线路舞动发生的频率高、持续时间长，并且波及范围较大，可以加装相间间隔棒，从而减小导线舞动的幅度，增强该段线路的抗舞动能力，提高线路运行可靠性。

3.3提高铁塔可靠性

目前应对线路舞动的方式主要有主动防治和被动承受两种。针对被动承受方式，应该整体考虑线路设计的安全系数。目前线路设计相关部分的安全系数最薄弱的环节往往是铁塔；如果铁塔受损，金具、绝缘子及导线或地线也往往会落地，必然导致绝缘子和导地线受到不同程度的损坏。另外，铁塔受损抢修及恢复时间较长，而金具、导线及绝缘子可通过库存备品备件缩短抢修时间。从加快恢复通电、减少因停电造成的影响角度出发，在输电线路防舞动设计时，应尽可能提高铁塔的安全性。

3.4短路电流热融冰方法

该方法可以分为两种不同的形式：交流短路除冰与直流短路除冰，这两者都是采用热力融冰原理进行覆冰问题的解决。对于直流短路融冰方法而言，它与以往所使用的交流三相短路融冰法有着较大的差别，这一差别主要体现在相数方面。因为所用等效电路中的直流阻抗要比电路中的交流阻抗小得多，所以该技术应用时对于电源容量没有较高的要求。目前，直流融冰装置主要用到了以下几种电路：高压断路器以及续流电路，同时还有用到过三相桥式整流电路。此外，该装置中还用到了平波电抗器等装置。一般可以将直流融冰装置分为三种不同的形式：户内、户外以及车载形式。根据应用环境与应用条件的不同，这三种方式各有优缺点，具体选用时要对覆冰问题的实际状况进行分析。

3.5机械除冰方法

机械除冰是指使用机械力手动或自动使覆冰物体上的覆冰脱落的方法。目前用于输电线路除冰比较可行的机械方法是滚轮法，该方法由一个或多个在导线上滚动的滑轮组成，由操作人员在地面拉动滚轮，为解决该方法易伤导线的缺点，可采用将绝缘绳搭在导、地线上，顺着导线拉绳，利用绳索与导、地线间的磨擦除冰方法。

4结语

为了妥善解决这一问题，就要对出现覆冰问题的原因进行分析，做好气候气象的观测，合理进行线路设计，通过采用适当的除冰雪措施降低覆冰问题对于线路运行的危害，提高线路运行过程中的安全效果。

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作者简介：

廖龙飞（1988.04.08—），男；重庆市；汉族；硕士研究生；工程师；专责；研究方向：输电线路设计、电力系统分析。