陶礼兵，龚坚刚，吴明祥，李君斌

（1.衢州电力局，浙江 衢州 324000；2.浙江省电力公司，杭州 310007；3.浙江省电力试验研究院，杭州 310014； 4.浙江省电力设计院，杭州 310012）

为减小输电线路走廊通道，提高线路输送容量，500 kV同塔双回线路在浙江电网得到了大量应用。近年来，输电线路遭受自然灾害侵袭的几率明显增多，而经济、社会对电网的依赖程度却日益增强，500 kV同塔双回线路出现故障停运将会对经济、社会产生严重影响。通过一起典型的同塔双回输电线路舞动故障及其机理分析，对新建和运行中的同塔双回线路提出了相应整改措施。

1 导线舞动故障简况

2010年1月5日，衢州地区受北方强冷空气影响，出现了较大范围的罕见低温雨雪冰冻天气，江山市、衢州主城区一带突降冻雨，同时伴随有3～4级东北风，天气状况恶劣，短时间内造成2条500 kV线路相继跳闸，使衢州500 kV系统与大网联系中断长达11 h，仅2回220 kV线路送江山、常山、开化、衢州航埠供区6个220 kV变电所，断面超载5万kW，电网安全供电形势十分严峻。

根据故障信息并结合线路维护经验，运行人员于当晚10∶30在双信5465线（安龙5466线）196-197号（41-42号）档中发现疑似故障点。当时，档内导线剧烈舞动，垂直方向振动约10 m左右、水平方向摆动约3～4 m，舞动频率在10～20 min，波形多为1～3个半波，舞动波腹和波谷在整个耐张段内依次传递，但是在跨越档振幅最为剧烈，故障线路跳闸情况见表1。次日上午8时风力减弱，导线舞动减小，线路试送成功。

第3日天气转晴，经检修人员登塔巡查，发现双信5465线197号塔小号侧约150 m处，A相上子导线（2根）与B相下子导线（2根）各有一处长度为3～4 m的断续性放电痕迹；安龙5466线41号大号侧约150 m处，C相上子导线（1根）与B相下子导线（1根）各有一处长度为2～3 m的断续性放电痕迹；而杆塔、基础、绝缘子金具等未见明显异常，舞动线路受损导线情况见图1。

图1 导线放电痕迹

2 舞动机理分析

架空输电线路在运行过程中会因自然灾害而发生多种事故，舞动就是其中危害较为严重的一种。舞动是不均匀覆冰导线在风力作用下产生的一种低频率（约0.1～3 Hz）、大振幅（可达10 m以上）的自激振动。根据导线舞动机理，输电线路舞动故障是否形成一般应具备3个要素，即非对称覆冰、风激励以及线路结构和参数。

2.1 非对称覆冰状况

据浙江省气象台资料显示，衢州站在1月5日20时至6日8时零度层下降到地面，且零度层的相对湿度在85%以上，故障段跨越乌溪江、局部湿度更大；同时该时段伴5～20 mm的降雨；当夜线路运行人员巡查汇报，故障线路明显有不对称覆冰现象产生，测量导线脱落下来的覆冰厚度：迎风面为2～5 mm，背风面为10～15 mm。

2.2 风激励状况

持续、恒定、恰当的风力，是架空输电线路发生舞动的要素之二。大量文献统计资料表明，在导线覆冰的情况下，当风速在5～15 m/s且风向与线路夹角大于45°时，导线易发生舞动。结合浙江省气象台信息数据，按2 min和10 min风向平均值统计，风力与风向无重大变化，其与线路夹角为 37°～38°； 风速平均值在 5～6 m/s。

由于故障段线路所处地形为中间低、两边高（见图2），平地段约1300 m，故障档所处位置四周平坦开阔、中间跨越乌溪江，江面宽度约400 m，容易因狭管效应形成 “穿堂风”，不仅改变风向，同时增大风速。结合现场植被倒伏迹象，判断当时风向夹角约50°，风力略大于4级（8 m/s）、约为10～15 m/s，实际风力信息见表2。

图2 故障线路路径走向

表1 故障线路跳闸情况

表2 故障点临近气象站风力风向信息

2.3 线路的结构和参数分析

运行资料表明：在相同的条件下，分裂导线比单导线容易发生舞动，大截面的导线比小截面的导线易发生舞动。导线张力越大，弧垂越小，发生舞动和相间碰线的可能性越小，但张力过大会导致导线微风振动增强，损伤导线线股，故张力应控制在恰当范围内。跨越档两侧分别采用SZV2A（45）和 SZVKA（54）自立塔各 1基， 导地线双回路垂直排列、绝缘子V形串双曲线布置，杆塔结构和参数见图3和表3所示。

2.4 模拟空间放电过程推演

结合图3可知，500 kV铁塔垂直间距为10.5 m、水平偏移值为1 m，间隙符合现有技术规程；但经现场观测，由于本档弧垂较大且跨越江面，档内导线舞动时上扬幅度高达10 m左右，舞动轨迹在垂直于导线轴向的平面内近似椭圆，椭圆长轴与短轴的长度比在10∶3左右。由椭圆运行轨迹可知，当导线上扬至最高点时，其水平偏移值非常小甚至可以忽略不计，但是考虑到上下导线间的不同期舞动（下相导线往上运行、上相导线往下运行）和椭圆非标准的因素，故不同相间最小空气间隙值在0.5～1 m。参考《电力工程高压送电线路设计手册》中关于空气间隙的工频击穿特性棒-棒曲线可知，交流电压500 kV的空气击穿间隙值在0.9～1 m，可见导线相间净空距离小于相间击穿电压阀值，发生相间短路跳闸。由现场检查返回的导线放电痕迹照片也佐证了这一点。

根据电网调度运行规程，为防止出现500 kV系统失稳，当发生相间故障时继电保护重合闸设置闭锁，故首次跳闸未重合；经试送成功16 min后，在风力作用下，不同期舞动再次发生，致使线路再次跳闸，试送失败。

3 线路防舞动措施比较

舞动是由于能量的输入导致系统失稳造成的，是一种动力不稳定的现象。故防舞治理主要以线性动力稳定性理论作为基础，通常有以下防舞动措施。

（1）安装双摆装置或偏心重锤防舞器。利用双摆装置（见图4）或偏心重锤吸收输入能量，破坏谐振频率，降低舞动幅值；适用于分裂导线，安装方便，防舞效果较好。同时应注意对微风振动的影响，防止导线局部应力过大而损伤线股。

（2）将固定式间隔棒更换为线夹回转式间隔棒（见图5）。利用回转式间隔棒的活动性，降低四分裂导线的刚度，当导线迎风面覆冰累积到一定的厚度时，间隔棒可自动回转，使导线由不对称覆冰改为对称覆冰，气流无法在导线平面产生上升角。安装时应确保方向正确，活动侧对准迎风面，固定侧对准背风面。

表3 跳闸线路主要结构参数

图3 故障塔头部结构布置

图4 双摆防舞器

图5 线夹回转式间隔棒

（3）安装不同相相间间隔棒。目的是固定各相导线相对位置，利用各导线间存在的阻尼作用，相互吸收振动能量，破坏谐振频率。适用于220 kV及以下线路，可能存在老化、弯曲等问题，且安装较困难。

（4）档中加塔，三相子导线间隔棒采用不等均安装法或拆除。减小档距后降低了导线舞动的幅值。不等距安装，使各次档距动态特性各不相同，振动能量相互吸收，工程费用较高，停电时间较长。

4 对事故线路采取的整治方案

经上述比较分析，针对本次500 kV线路剧烈舞动现象，建议采用下列防舞措施，以提高线路的抗舞能力，加强输电线路运行的安全可靠性。

（1）综合抗舞方案设计。对涉及故障档耐张段全部安装双摆防舞器，同时将固定式间隔棒更换为线夹回转式间隔棒。经查阅资料，故障耐张段全长为2353 m，每条线路均需安装双摆防舞器87套，更换线夹回转式间隔棒147套。每档内双摆防舞器布置总重为导线总重的7%，单个双摆防舞器质量30 kg，防舞器分装在3个布置点（在布置点中心位置依次等间距布置），如果只有2个防舞器，则安装在距小号档近的2个布置点。

（2）对剧烈舞动段线路进行局部补强修复。对于剧烈舞动档的受损导线，采用0号砂纸磨平、并以铝线缠绕；同时更换合成绝缘子及其连接金具，并对塔头挂点处进行补强，防止因本次舞动后再发生其他次生灾害。

（3）对舞动线路进行实时监测。在舞动档两侧杆塔各安装1套输电线路舞动在线监测系统和视频在线监测系统，对输电线路的舞动进行实时监测，实现档内的振动半波数、振动频率、振幅等输电线路舞动振动特征参数及风速、风向、气温、湿度等气象资料的实时数据收集，并根据收集的实时数据对线路舞动情况进行计算和分析，结合现场视频的可视化在线监控，及时向运行单位提出报警、预警。

5 结语

（1）500 kV双信5465线和安龙5466线由于遭受冻雨突袭，输电线路在短期内产生大量非对称覆冰，在一定风力作用下发生舞动，致使导线相间距离不足，故障跳闸。

（2）对已经发生舞动跳闸的同塔双回线路，可采用安装双摆防舞器和回转式间隔棒相结合的综合防治措施进行整治。对规划新建的线路，可以合理选择线路走向，尽可能避开舞动多发区；对无法避开舞动多发区的线路杆塔，应适当增大塔头不同相间电气净距，或对三相导线采用不同布置方式，将垂直排列线路水平相间偏移值由1 m增大至2 m，降低线路舞动跳闸几率。

（3）由于输电线路舞动治理较为困难，各相关部门应进一步加强联合协作，研究探索规律，力争建立线路舞动电气模型，为科学防治线路舞动奠定坚实基础，为电网安全运行作出贡献。

[1] 黄经亚，架空送电线路导线舞动的分析研究[J].中国电力，1995，2∶21-26.

[2] 张殿生，电力工程高压送电线路设计手册[M].北京：中国电力出版社，2003.