输电线路覆冰舞动原因分析和治理措施张建生

输电线路覆冰舞动原因分析和治理措施张建生

张建生徐鲁辉李万强

（国网新疆电力公司疆南供电公司新疆喀什844000）

摘要：我国幅员广阔，很大一部分地处寒带，覆冰积雪非常常见，这本是一种非常美丽的自然景观。但覆冰发生在输电线路上，则会带来很大的隐患，甚至造成灾害。输电线路发生覆冰容易引起导线舞动、杆塔倒塌、断线等问题，影响群众正常用电。近几年来，湖北省高寒地区由于输电线路覆冰导致导线舞动的现象时有发生，跳闸短路造给电网带来了巨大损失。输电线路覆冰导致导线舞动，严重威胁着电力系统的安全运行，电力部门相关工作人员需要高度重视，了解其发生的原因，采取应对措施，尽可能避免发生导线舞动。新建输电线路需从设计、施工、运行管理等多方面综合施策，才能从根本上降低覆冰导线舞动发生的机率。

关键词：输电线路；覆冰；舞动现象；治理对策

输电线路是地区电网的重要组成部分，其运行质量对安全供电有着重要影响。野外输电线路相间绝缘主要是靠空气，其绝缘距离随电压等级的升高而增大，导线间必须保证一定的安全距离。如果因某种原因导致相间、相地距离小于安全绝缘距离，就会引起导线相间、相地间放电或击穿，造成导线短路、烧损甚至断线，形成输电线路相间短路事故或断线事故，在线路继电保护装置作用下，输电线路会停电，进而破坏地区电网完整性。

1输电线路覆冰的原因及特点

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。

2.输电线路导线舞动

输电线路导线舞动不同于一般的导线振动，它是指导线在一定风速条件下发生的一种运动轨迹近似椭圆形的低频率(0.1～3Hz)、大振幅(约为导线直径20～300倍)的自激振动现象。国内外有关导线舞动的研究有以下几个里程碑:1930年Davison有关导线舞动研究的论文以及1932年DenHartong发表的《Theicinggallopingoftransmissionlines》被视为研究导线舞动的开端;20世纪八九十年代的“500kV葛洲坝－常德－株洲”湘江大跨越以及沅水大跨越的舞动事故的调查研究标志着国内大规模有关研究的开始。2003年500kV龙斗线、斗双线(位于湖北省境内的输电线路)舞动事故，2007年500kV海万线I、II回(位于河北省境内的紧凑型输电线路)舞动故障，以及2008年我国贵州和湖南地区史无前例的冰灾中出现的舞动故障，造成线路跳闸、停运，变电站失压，电厂发电机组停运，给整个电力系统的安全稳定运行造成了极大的威胁。随着经济社会的发展，用电负荷日益增大，电网迎峰越冬形势日益严峻，因此，着手高压输电线路导线防舞动技术研究也成为目前输电线路急需解决的关键性问题之一。

3.防舞动措施

3.1避舞措施

通过调查研究地形、地貌和气象条件，以选择适当的线路路径、走向来避舞、防舞。舞动易发生在导线易覆冰、风大而平稳的气象区域，在选择线路路径时，应考虑尽可能避开雨凇、湿雪频繁、冬季多风以及开阔江河、峡谷、迎风山坡和山脊等微地形易舞动地区。此外，在选择线路走向时，应尽量使之平行于冬季主导风向。此种措施如运用得当，可起到事半功倍的防舞效果。

3.2抗舞措施

抗舞措施是在不破坏舞动条件前提下，通过提高线路的电气和机械强度来抵抗导线舞动，使线路设备能在导线舞动时不被破坏并保持安全运行。具体做法包括合理选用金具，例如采用防松螺帽、双螺帽、合理确定线间距离，缩短耐张段等措施。

3.3抑舞措施

在舞动严重的地区或某些部位，由于技术经济原因无法采用上述措施时，则可利用抑舞措施来达到抑制舞动的目的。抑制舞动的幅度，消除舞动可能造成的危害，保证线路安全运行。从原理上，抑舞动措施可分为改变系统空气动力特性、改变系统结构特性等方法。

3.4预防措施

为了有效预防输电线路覆冰舞动的发生，在输电线路可能发生舞动的异常地区，根据舞动原因，提出以下几种预防措施。

(1)在导线舞动地区增设防风带。通过植树造林改变风向，但此措施耗时长，不会马上见效。

(2)改变导线路径与风向夹角。新建输电线路时，应考虑导线路径与风向夹角，但会因此增加投资费用，成本较高。

(3)增设抑舞动相间间隔棒。在输电线容易产生导线舞动异常的地区，在相间导线之间增设相间间隔棒，一般1个档距内装设2—3个。此方法成本低，适应性好，便于实施。经过实践验证，凡是装设相间间隔棒的导线，再没有发生因舞动产生相间、导地线间、导线对地间击穿短路的事故。

4.防冰与除冰技术

4.1常见的防冰技术

近年来，防冰技术由于要配有较高精度的监控系统，因此发展的速度比较缓慢，很多关键性的技术仍然处于研发甚至是理论阶段，目前比较常见的防冰技术主要有低居里点铁磁材料法、临界电流法、微波法、憎水性材料涂层法等等。低居里点铁磁材料防冰主要是指利用铁磁合金制作成各种满足防冰要求的防冰器件；临界电流法指的是通过计算电线产生的电流焦耳热，保持线路表面温度高于0℃；微波防冰技术是指使用微波加热过冷水滴，使其在物体表面被加热到0℃以上，使得水滴无法凝固；憎水性材料涂层法是通过将憎水性材料涂在输电线路表面以达到防冰功能。

4.2常见的除冰技术

与防冰技术的发展缓慢不同，除冰技术发展比较迅速，目前国外国内的除冰技术主要有热力法、机械法、自然脱冰法、高频高压法、电磁力法等等，由于技术方法较多，笔者简单介绍热力法、机械法、自然脱冰法。所谓热力法指的是通过导线本身产生的焦耳热或者通过附加加热源产生热量使得已经产生的覆冰融化以及未形成覆冰的冰雪冰晶无法形成覆冰；机械法指的是利用机械手段直接对覆冰进行破除，使其脱离输电线路；自然脱冰法指的是通过安装某些装置，比如抑冰环、平衡锤等等让覆冰自己脱离。根据笔者的调查和统计，目前国际上通用的防冰、除冰技术方法主要有三十多种，部分方法如临界电流法、微波法等等由于技术方面还不成熟的一些技术方面没有纳入考虑范畴，将相对来说容易实施以及具有研究价值和实用意义的十多种方法进行了整理和归纳，主要分为热力防冰和除冰、机械除冰、自然脱冰和其他方法这四个类别。

结束语

由于地理位置及天气的原因，高寒地带输电线路覆冰舞动现象容易发生，虽然不能战胜雨雪等自然灾害，但是可以在输电线路设计时引入新技术，尽可能的减少输电线路的覆冰舞动现象，保证电力系统的安全稳定运行。电力部门的工作人员要不断的加强学习研究，探索导线舞动现象发生的机理，不断总结和改进，提高输电线路覆冰舞动治理能力和水平。

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