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架空輸電線路舞動的危害及其防治

一、輸電線路舞動


架空輸電線路導(dǎo)線發(fā)生偏心覆冰后,在風(fēng)的激勵下產(chǎn)生的一種低頻率、大振幅自激振動現(xiàn)象,由于其形態(tài)上下翻飛,形如龍舞,稱為舞動。

我國輸電線路舞動發(fā)生情況具有以下特征:

在地域分布上舞動區(qū)域已遍及到我國大部分地區(qū)。傳統(tǒng)易舞區(qū)湖北、河南、遼寧等仍是舞動最為嚴(yán)重的地區(qū),而湖南、河北、山東、浙江等歷史上極少有舞動記錄的省份近幾年也相繼發(fā)生了大范圍的舞動現(xiàn)象。

在舞動發(fā)生頻率上,呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,舞動已不再是發(fā)生在個別地區(qū)、個別區(qū)段的小概率事件。

線路舞動持續(xù)時間變長、破壞強(qiáng)度增大由于有利于舞動的天氣條件相對穩(wěn)定引起舞動持續(xù)時間長。

部分特高壓線路為東西走向,且經(jīng)過舞動高發(fā)區(qū)。特高壓線路舞動能量大、破壞力強(qiáng),金具易疲勞損傷,潛在風(fēng)險(xiǎn)大,影響國家能源戰(zhàn)略規(guī)劃。



二、湖北電網(wǎng)輸電線路舞動情況


湖北地形大致為三面高、中間低、略向南敞開的不完整盆地,三峽水電廠為重要外送電源點(diǎn),500kV輸電線路多為東西走向,線路極易發(fā)生舞動。近年來,湖北電網(wǎng)先后經(jīng)歷了兩次嚴(yán)重的舞動,故障區(qū)段線路為東西走向,位于平原易舞動區(qū)。2015-2019年期間,湖北電網(wǎng)500kV及以上輸電線路因舞動跳閘18次,220kV及以上輸電線路因舞動跳閘31次,尤其在2015年、2018年,先后經(jīng)歷了兩次嚴(yán)重的舞動, 220kV及以上輸電線路舞動次數(shù)分別為11次和18次。


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圖1  2015-2019年全省220kV及以上輸電線路舞動跳閘情況


以上18次故障區(qū)段線路為東西走向,位于2級及以上易舞動區(qū)。


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圖2 舞動故障點(diǎn)在舞區(qū)圖中的分布



三、輸電線路舞動的危害


線路舞動的危害主要有機(jī)械損傷和電氣故障兩類。機(jī)械損傷包括螺栓松動、脫落,金具、絕緣子、跳線損壞,導(dǎo)線斷股、斷線,塔材、基礎(chǔ)受損等;電氣故障主要包括相間跳閘、閃絡(luò),導(dǎo)線燒蝕、斷線,相地短路以及混線跳閘等。


3.1 機(jī)械損傷


螺栓松動、脫落:輸電線路舞動使耐張塔的主材接點(diǎn)和橫擔(dān)緊固螺栓松扣、磨損甚至剪斷,嚴(yán)重影響鐵塔受力。

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圖3 螺栓脫落


金具、絕緣子、跳線損壞:由于舞動的力學(xué)作用,使得已有內(nèi)部絕緣損壞或機(jī)械損傷的絕緣子鋼腳破裂,造成掉線停電。

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圖4 絕緣子掉串


導(dǎo)線斷股、斷線:舞動產(chǎn)生的導(dǎo)線交變應(yīng)力造成導(dǎo)線損傷或?qū)Ь€金具磨損,導(dǎo)線斷線。


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圖5 間隔棒磨損導(dǎo)線


塔材、基礎(chǔ)受損:舞動增加了桿塔交變應(yīng)力,便桿塔橫擔(dān)和塔身失穩(wěn)或塔材松動,影響運(yùn)行。


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圖6 桿塔塔頭變形

3.2 電氣故障


相間跳閘、閃絡(luò):舞動會導(dǎo)致導(dǎo)線間隙減小,從而引起相間短路。

導(dǎo)線燒蝕、斷線:舞動可能會引起導(dǎo)線燒蝕,嚴(yán)重的會引起線路斷線。

相地跳閘:舞動也會導(dǎo)致導(dǎo)線和地線的間隙減小,從而引起相地短路。

混線跳閘等。


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圖7 導(dǎo)線燒蝕



四、影響輸電線路舞動的因素


影響輸電線路舞動主要有氣象條件因素、地理因素、線路自身因素等。


4.1 氣象條件因素


導(dǎo)線不均勻覆冰是完成舞動的主要原因,在氣溫低(-8~-11℃)、雨量較少的情況下,由于細(xì)小水滴與導(dǎo)線表面一觸即凝,易形成典型的新月形覆冰;而當(dāng)氣溫較高、雨量較大時,水滴到達(dá)導(dǎo)線表面時達(dá)不到一觸即凝,此時,如果風(fēng)速較低,易形成典型的扇形覆冰,若風(fēng)速較高,在水滴未凝結(jié)之前被風(fēng)排擠而易形成近似D形的覆冰,且導(dǎo)線覆冰下垂部分將繼續(xù)生長成冰凌。這幾種冰形都極易發(fā)生舞動。

風(fēng)激勵是導(dǎo)線舞動的直接原因。一段線路舞動的大小與狀態(tài)主要決定于風(fēng)向與導(dǎo)線軸線的夾角:當(dāng)夾角為90°時,對舞動的影響最大;反之,當(dāng)夾角為零,即風(fēng)向平行于導(dǎo)線軸線時,引起舞動的可能性最小。另一方面,導(dǎo)線舞動多產(chǎn)生于平原開闊地帶。

4.2 地理因素


主要指輸電線路所在區(qū)域的地形與地勢;在同等氣象條件下,與山區(qū)或丘陵地區(qū)相比,平原開闊地區(qū)風(fēng)速更大,更易形成穩(wěn)態(tài)風(fēng),這將更加利于舞動的形成。


4.3 線路自身因素


線路本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù),是引起線路舞動的內(nèi)因,導(dǎo)線分裂數(shù)越多、導(dǎo)線直徑越大、檔距越大、鐵塔越高越容易引起舞動。



五、湖北電網(wǎng)輸電線路舞動防治措施


(一)提高線路本體防舞設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)《輸電線路舞動治理工作指導(dǎo)意見》(國家電網(wǎng)生[2010]452號)和《架空輸電線路防舞設(shè)計(jì)規(guī)范》(Q/GDW1829-2012)等文件工作要求,提高線路本體防舞設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),全面提升舞動區(qū)線路本體防舞能力。一是合理選擇路徑,選擇路徑時應(yīng)加強(qiáng)舞動區(qū)域的勘測和調(diào)查,宜避免路徑橫穿風(fēng)口、埡口等舞動微氣象、微地形地帶。二是適當(dāng)縮短檔距和耐張段長度,2級及以上舞動區(qū)內(nèi),耐張段長度原則上不宜超過3km,不應(yīng)超過4km;檔距不宜超過300m。三是合理選擇桿塔和基礎(chǔ)型式,如舞動區(qū)不采用緊湊型、緊縮型等相間距較小的塔型,不采用獨(dú)腳拉線塔;“三跨”處的耐張塔采用鋼管塔或防舞能力相當(dāng)?shù)乃?;桿塔采取全塔防松措施;不采用插入式基礎(chǔ)。

(二)加強(qiáng)舞動監(jiān)測和資料整理,優(yōu)化防舞裝置的選擇和安裝。合理選擇舞動在線監(jiān)測裝置,針對舞動幅值、頻率、半波數(shù),以及風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、覆冰等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測;結(jié)合舞動監(jiān)測數(shù)據(jù)評估各類防舞裝置的適用性,優(yōu)化防舞裝置的選擇和安裝。并依據(jù)《輸電線路防舞動差異化改造技術(shù)要求》(國家電網(wǎng)生[2010]774 號),綜合考慮舞動線路區(qū)段線路結(jié)構(gòu)形式、各類已有防舞裝置的實(shí)際防舞效果和各類舞動裝置的特點(diǎn),以及防舞裝置的使用經(jīng)驗(yàn)來選擇和安裝防舞裝置,并采用預(yù)絞絲等保護(hù)導(dǎo)線的措施。

(三)針對舞動區(qū)絕緣子串UB掛板加球頭掛環(huán)的常規(guī)金具結(jié)構(gòu)形式加以改造,提高舞動區(qū)絕緣子串安全系數(shù)。排查絕緣子串UB掛板加球頭掛環(huán)的常規(guī)金具結(jié)構(gòu)形式,對舞動區(qū)絕緣串掛點(diǎn)的UB掛板改造為EB或GD掛板形式。針對2級及以上舞動區(qū),導(dǎo)線懸垂絕緣子串改為獨(dú)立雙串,改造實(shí)施困難時采用雙聯(lián)單掛點(diǎn),但掛點(diǎn)金具強(qiáng)度提高1級。

(四)強(qiáng)化和落實(shí)覆冰舞動后輸電線路設(shè)備安全隱患排查工作。落實(shí)十八項(xiàng)反措要求,于覆冰舞動后進(jìn)行桿塔螺栓松動、導(dǎo)地線線夾出口出、絕緣子鎖緊銷及相關(guān)掛點(diǎn)金具檢查和處理。


來源:鄂電安全你我他