孙菊海，温灵长，谭蓉

（陕西省电力设计院，陕西西安 710054）

1 陕西电网线路舞动情况

2010年2月中旬，受新疆冷空气东移南压和西南暖湿气流共同影响，陕西出现明显降温，2月9日开始，陕西大部出现降雨、降雪，陕北中雪、关中小雨夹雪、陕南小雨，部分地区出现大雾和阴霾天气，10日中午开始部分地区出现大风天气。陕西电网渭南、铜川、咸阳、宝鸡四地区从2月9—12日有9条线路发生跳闸事故，其中有3条线路事故是因导线舞动造成。在陕西电网历史上还没有发生过因线路导线舞动造成的电网事故，因此积极有效的做好舞动防治工作势在必行。

2月10日13时16分，330 kV池铜II线B、C相故障跳闸，测距距池阳变22.5 km；13时18分池铜I线B、C相故障跳闸，测距池阳变22.5 km。铜川电厂1、2号机组跳闸。15时10分铜池I线试送成功；15时42分铜池II线试送成功。

查线发现15号塔前后2 km左右线路发生严重的持续性舞动。池铜I线9号～13号铁塔间导线有放电痕迹，池铜II线11号～12号铁塔间导线有放电痕迹，放电痕迹轻微，不影响运行。事故发生时风速6 m/s（气象站提供），导线覆有薄冰。设计情况：同塔双回路，双分裂ACSR-720/50导线，设计风速23.5 m/s，设计覆冰厚度5 mm，耐张塔串采用玻璃绝缘子，悬垂串采用合成绝缘子，此段线路基本为东西走向，线路海拔在420～450 m之间，地形开阔平坦。

2月10日14时28分，330 kV庄乾I线B、C相故障跳闸，测距庄头变17.9 km，14时47分庄乾II线跳闸，A、C相故障，测距庄头变19.36 km。17时08分庄乾II线试送成功；17时45分庄乾I线试送成功。查线发现13～14号塔间导线发生持续舞动，可以判断为由于导线舞动引起，舞动时风速为10 m/s，观察导线表面明亮，有薄冰。设计情况：同塔双回路，四分裂LGJ-400/35导线，设计风速23.5 m/s，设计覆冰厚度5 mm，耐张串采用玻璃绝缘子，悬垂串采用合成绝缘子。此段线路基本从西北往东南走向。线路海拔在410～430 m之间，地形开阔平坦。

2010年2月10日8时46分，110 kV杨群双回线差动保护动作，开关跳闸，重合闸动作不成功，B、C相故障，杨庄变侧保护测距：I线0.09 km，II线0.07 km。查线人员赶到现场后，发现线路所在地段风速较大，导致2-8号导线舞动的很厉害，不断发生相间导线交错、鞭击现象，导致线路相间短路。据气象部门说，当地早上7时左右开始持续刮大风，一直未停。风向西，风速稳定，为6～8 m/s。设计情况：同塔双回路，单根LGJ-300/40导线，设计风速23.5 m/s，设计覆冰厚度5 mm。耐张串采用瓷绝缘子，悬垂串采用合成绝缘子。线路地处渭南市郊区，地形平坦，相对开阔。

以上线路导线舞动只是引起闪络跳闸事故，并未引起导线断线、金具破坏、绝缘子和杆塔损伤。

2 舞动原因分析

引起舞动的因素主要有以下3个方面，即：导线覆冰的影响、风激励的影响以及线路结构与参数的影响。

2.1 导线覆冰情况

故障发生后现场均发现了明显的覆冰现象，观察覆冰形状，导线覆冰偏于一侧，类似于常见的新月型覆冰情况，为典型的不均匀覆冰，具备了导线发生舞动的覆冰条件。

2.2 风激励的影响

根据舞动现场调查情况，无论气温、风速以及风向条件都处于舞动易发的范围内，舞动线路均处于开阔平原地区，为东西走向或基本呈东西走向，当时风力，风向符合导线发生舞动的条件。易舞风速范围大致4～25 m/s[1]；风向与线路走向的夹角越接近90°，舞动的可能性越大。

2.3 线路结构与参数的影响

统计资料表明，在相同覆冰情况下，单导线由于刚度小，在偏心覆冰作用下导线易发生很大扭转，使覆冰接近圆形，相对分裂导线舞动不易发生。而分裂导线覆冰时，由于间隔棒的作用，每根子导线的相对扭转刚度比单导线大得多，导线覆冰易形成翼形断面，又分裂导线风激励产生的升力和扭矩远大于单导线，较易发生舞动。此外，大截面导线的相对扭转刚度比小截面导线大，导线覆冰更容易形成翼形断面，在风激励下更易激发舞动[1]。

因此，故障原因为导线偏心覆冰引起线路舞动，导致导线间、导线与地线间距离不满足运行要求，造成相间故障或单相故障。

3 舞动防治措施

舞动是由于能量的输入导致系统的失稳造成的，现行线路防舞措施可分为三大类：避舞、抗舞和拟舞[2]。对新设计线路一般采用避舞措施，对运行和在建线路的舞动，主要采用抗舞动和安装抑舞设施。

3.1 线路避开易舞动的区域

舞动常发生在电线易覆冰、有平稳层流大风的地区。在选择线路路径时，在可能的条件下应考虑电线易覆冰、冬季多风且风向与线路交角接近正交的开阔江河、峡谷、迎风山坡等微地形易舞动地段。根据陕西几条线路舞动的地形来看，均发生在四周无屏障的开阔平地、台塬地带，植被为果园、农田、树林等，以及风口均匀的层流风持续吹向导线且夹角较大，陕西主要集中在渭南、铜川、咸阳、宝鸡地区，线路设计时应充分考虑这些微地形的影响，对易舞区段采用合理的避让。

3.2 提高线路系统抵抗舞动的能力

舞动给电力线路带来的主要威胁是线路的电气故障和机械损坏，如果线路设计时考虑提高导线的抗舞动能力，即使线路发生舞动，线路不会发生电气故障和机械损坏。

3.2.1 提高线路抗舞机械能力

舞动对线路的绝缘子串、金具、铁塔产生较大的动态拉力，提高线路抗舞机械能力，就是提高绝缘子串、金具的强度和耐磨损能力，加强铁塔螺栓的防松性能等。这些设备的机械强度提高后，即使发生舞动，线路本身的强度也能抵御较大的动态拉力，不致破坏，新建线路设计时可采用如下措施：

1）根据舞动的程度提高绝缘子串、金具的安全系数，适当增加绝缘子串联间距离[2]。

2）适当缩小铁塔的使用档距；

3）对铁塔螺栓进行紧固，加装防松螺栓，防止倒塔断线事故[3]。

3.2.2 提高线路抗舞电气性能

提高线路抗舞电气性能，就是保证导线在舞动过程中导线间、导地线间、导线对地间的距离应满足正常运行电压间隙的要求，防止线路发生闪络事故，通常采用以下两种方法：

1）减小塔头尺寸，加装相间间隔棒；

2）导线舞动的轨迹，为垂直于导线轴线的椭圆形，可在塔头结构的设计上，采用相应措施来控制导线间、导地线间的距离，导线最好采用水平布置形式，适当加大导线和地线的水平偏移。

3.3 拟制舞动措施

拟制舞动措施是指在运行线路舞动严重的区段采取措施阻止舞动的形成的条件，拟制舞动的幅值，减少舞动可能造成的危害，使线路安全运行。目前，对运行线路安装改变系统结构的拟舞动器是拟制舞动的主要措施，其原理是采用结构力学的方法，改变线路舞动系统固有的频率、扭矩、质量分布等动力学特性，达到拟制舞动。国内外常用的方法有：1）压重防舞器；2）安装相间间隔棒；3）根据导线扭转激发舞动的原理开发出的双摆防舞器、失谐摆、偏心重锤、扭转阻尼器、线夹回转式间隔棒等。有些防舞装置可以组合应用，可以取得更好的防舞效果。

4 陕西地区线路防舞实施方案

陕西电网这次突发的大范围线路舞动跳闸事故发生后，针对已发生舞动的线路和同区域具备舞动潜在危险的运行、在建的5条330 kV和750 kV线路采用相应防舞动措施，以提高线路抗舞动能力，保证线路安全运行。根据分析比较，采用导线加装双摆防舞器防舞治理方案，该方案的主要特点防舞效果明显、安装方便、造价低廉。5条线路共加装双摆防舞器1683套，具体线路名称、加装区段、防舞器型号见表1。

表1 线路名称及防舞区段Tab.1 The line name and the anti-dance section

防舞器的安装应遵循集中与分散相结合的布置原则，具体要求如下：

1）防舞器安装位置：一般安装在档距的2/9、5/12、7/9处，如图1所示。

图1 防舞器安装示意图Fig.1 The installation sketch map of anti-dance device

2）防舞器每档每相总重量控制在该档相导线重量6%以内[2-4]。

3）安装点两个及以上防舞器时间距为5 m，先安装护线条[2]，再安装防舞器。

4）在双摆防舞器安装位置的±10 m范围内的原线路子导线间隔棒拆除。

5）安装距离忽略弧垂影响，距离误差±2 m。

6）注意对杆塔螺栓的紧固和更换。

5 结论

防舞治理方案实施3年来，以上线路运行状况良好，由于没有出现引起线路舞动的气象因素（导线覆冰、风激励、风向），防舞治理方案、拟制舞动的效果还未得到检验。陕西电力系统防舞治理尚属首次，设计、生产、运行均缺乏经验，真正从理论上和实际上解决舞动问题还有一段很长的路，要求我们在积累舞动防治经验中完善防治方法，使舞动造成的灾害减少到最低。

[1] 中国电力科学研究院．输电线路防舞治理[R]．北京：中国电力科学研究院，2010．

[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，2002．

[3] 国家电网公司．在建输电线路防舞设计要点[R]．北京：国家电网公司，2010．

[4] 中国电力企业联合会．GB50545-2010110 kV～750 kV架空输电线路设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2010．