趙宏光?趙會

摘要：分析了遼北地區(qū)近幾年發(fā)生的線路覆冰舞動障礙，對導線覆冰舞動形成原因進行了研究，發(fā)現(xiàn)線路的舞動都與導線表面有不對稱的覆冰密切相關，線路舞動前均有降雪或凍雨，隨后的陣風致使線路舞動，因此導線覆冰是造成舞動的必要條件。針對覆冰舞動的危害總結了實踐經(jīng)驗，提出了一些預防和消除導線覆冰舞動的措施。

關鍵詞：輸電線路；覆冰舞動；危害

作者簡介：趙宏光（1960-），男，遼寧鐵嶺人，遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司，高級技師。（遼寧 鐵嶺 112000）趙會（1982-），男，吉林省吉林市人，遼寧省電力有限公司錦州培訓中心技術技能培訓部，助理講師，技師。（遼寧 錦州 121001）

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0203-01

近幾年來，遼北地區(qū)由于導線覆冰舞動造成的線路跳閘停電時有發(fā)生。2010年2月24日至25日鐵嶺地區(qū)遭遇近十年來罕見凍雨災害，致使220kV線路跳閘3條11次，66kV線路跳閘4條8次。這次凍雨災害使線路覆冰后伴隨強烈的舞動，造成220kV清沈線182號C相絕緣子掉串；220kV鐵調(diào)乙線53號A、C相LGJ-400/35型導線線夾出口處磨損嚴重，其中A相的導線外層鋁股全部磨斷只剩鋼芯；66kV調(diào)青線腰堡分線C相斷線，4基水泥桿橫擔變形損壞。此次冰災造成電網(wǎng)故障損失電量約15.39萬kWh，初步估算直接經(jīng)濟損失為139萬元。2010年12月10日，鐵嶺地區(qū)又遇覆冰大風天氣，造成220kV?；⒕€B、C相連續(xù)故障跳閘三次。可見送電線路的覆冰舞動嚴重的威脅著電力系統(tǒng)的安全運行，必須引起電力線路工作人員的高度重視，以便摸清規(guī)律，采取積極的應對措施，消除或減弱送電線路覆冰舞動現(xiàn)象。

一、輸電線路覆冰的原因及特點

線路覆冰發(fā)生在低溫雨雪天氣里，降水性質(zhì)由開始的雨至雨夾雪最后到凍雨或大雪。開始的液態(tài)降水有助于空氣中水汽含量的增加，空氣中出現(xiàn)大量過冷水滴，隨著氣溫的下降，降水現(xiàn)象從液態(tài)到液固態(tài)并存到全固態(tài)，冰水混合物在導線表面越聚越厚造成線路覆冰。

覆冰時空氣相對濕度超過85%，降水量達到20～30毫米，日最低氣溫在1.0～-5.0℃左右，風速在1～2.5米/秒。

根據(jù)覆冰后的現(xiàn)場觀測，遼北地區(qū)輸電線路導地線覆冰厚度在10～15毫米左右，最大厚度達30毫米，覆冰層截面近似圓形，呈堅硬的“冰棒”形狀。

二、導線舞動的幾個基本條件

導線舞動時節(jié)多在每年11月末至來年3月初，而在初冬和初春最為頻繁。縱觀歷次線路舞動， 導線舞動前均有降雪或凍雨發(fā)生，都與導線表面有不對稱的覆冰密切相關，可以說導線覆冰是造成舞動的必要條件。

導線覆冰舞動的形成機理比較復雜，牽涉到輸電線路的路徑走向、地理環(huán)境、氣象條件（主要是氣溫、風速、風向、覆冰厚度）以及導線結構、運行張力等因素。

導線舞動期間的基本條件相同，風向為北風或偏北風，氣溫在0～-5℃之間，風速為5～15米/秒。風向與線路夾角大于45°，一般都有2～5毫米輕微覆冰，個別線路也有30毫米左右的覆冰。

舞動區(qū)段的線路的導線弛度都比較大、張力較小，因此，同一線路和同一走向，由于導線弛度的不同，有的線段發(fā)生舞動，有的線段就不舞動。

從舞動的線路來看，發(fā)生導線舞動的線路為東西走向，舞動地段為開闊地或冬、春季大風的風口處。因為開闊平坦的地形使導線受風的策動力成為可能。因此，相隔很近且參數(shù)基本相同的兩條線路由于地形不同其中一條發(fā)生舞動而另一條不舞動。

三、導線覆冰舞動的成因及危害

合適的氣溫及相對的濕度及風速是線路覆冰舞動不可缺少的因素，從天氣情況來看，鐵嶺地區(qū)11月上旬開始便出現(xiàn)雨、霧、雪淞與結冰同時并存的現(xiàn)象，直至來年的3月初。在降水期間隨著氣溫的波動、濕度的增大，線路導地線結冰經(jīng)歷了由雨（霧）淞到覆冰的反復累加過程。

覆冰舞動原因初步分析：雪落到溫度較高的導線上溶化并形成雨滴，雨滴在本身自重的作用下向下運動，堆積在導線的下方，當陣風和雪停止而氣溫下降時，堆積在導線下方的雨滴在導線下方的背風側形成翼狀覆冰，從而改變了導線的截面使之不對稱。當風吹向?qū)Ь€時，由于導線上下方所受風力不均，從而使導線產(chǎn)生扭矩，導線由于扭矩作用產(chǎn)生扭轉同時向上運動直到風力不足導線扭矩減小，并在其自重的作用下自行下落，在下落時由于位能變成動能而使導線擺動。當風速上升時導線受力又加大導線又向上運動；風速下降時導線又下落，導線在陣風中陣起陣落，陣起時扭矩加大，陣落時扭矩釋放。當陣起、陣落的頻率等于導線固有振動頻率時便引起導線舞動。舞動的策動力是風力，舞動形成的必要條件是：導線上覆有翼狀的冰；導線舞動當時的風是陣風。

導線舞動是輸電線路在一定的地理環(huán)境條件下所產(chǎn)生的，以導線大幅度地低頻振蕩為表現(xiàn)形式的特有機械運動。由于導線舞動時的機械振動能量非常大，對輸電線路的桿塔、導線及金具都會造成一定程度的損壞，由于覆冰厚度、密度和形狀的廣泛變化，作用于線路上的荷載也發(fā)生同樣廣泛的變化。覆冰時桿塔兩側的張力不平衡，額外負荷的增加使得導地線和桿塔出現(xiàn)很大的橫向應力和縱向應力。當應力超過一定限度或不平衡時，會出現(xiàn)導線斷落沖擊荷載造成倒桿。結冰的電線遇冷會收縮，風吹又引起它震蕩，電線有時會因不勝重荷而斷裂，同時不斷舞動時間過長，也會使導線、塔桿、絕緣子和金具等受到不平衡沖擊而疲勞損傷。由覆冰、舞動引起的輸電線路倒桿（塔）、斷線、掉串及跳閘事故會給電力系統(tǒng)的輸變電線路造成重大的損害，更會威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和供電系統(tǒng)運行的可靠性。

由于線路檔距、桿塔高度、覆冰厚度、導線結構以及持續(xù)風力大小的影響，導線舞動幅值和持續(xù)時間以及造成的危害也有較大的差異。如220kV及以下的線路的舞動幅值為3米左右，導線舞動造成線路碰閃跳閘或燒傷導線。因此，導線覆冰舞動對于輸電線路的安全運行，是一個非常嚴重的潛在威脅，也是線路設計和運行維護部門一個亟待攻克的技術難題。

四、覆冰舞動線路基本狀況

覆冰舞動導線的排列方式呈任意形式，水平排列、垂直排列、三角排列都發(fā)生過；覆冰舞動線路有運行中的，有充電的以及正在停運中的；由于舞動而引起跳閘停電障礙的線路其導線排列方式多呈垂直型排列；因覆冰舞動而造成斷線事故的線路多為導線型號為LGJ-150及以下的，而受傷斷股的線徑多為大截面的；發(fā)生掉線、掉串的為處于山尖或風口處或垂直檔距較大的桿塔。

五、預防線路覆冰舞動的措施

防止異常氣候?qū)旊娋€路造成的覆冰舞動事故，宜根據(jù)實際情況堅持“避、抗、防、改”一起上的原則，根據(jù)不同情況采取相應措施，把事故限制在最小范圍。針對事故暴露出來的問題，提出以下對策：

遼北地區(qū)由于冬季多刮北風或偏北風，春季多刮南風或偏南風。在新建線路選擇路徑時，盡量不要使其呈東西走向，以減少線路與風向的夾角；在線路設計研討時對氣象條件進行認真調(diào)查分析，掌握變化情況，修正導地線覆冰厚度，避開微氣象區(qū)。適當縮小檔距和弛度，因為舞動振幅與檔距成正比而與張力成反比，這樣還可防止因舞動而發(fā)生混線；線路發(fā)生覆冰舞動后要及時對相應的段進行登桿塔檢查，以便查明線路覆冰舞動后的受損程度，及時采取應對措施。有必要對位于山尖或風口處及發(fā)生舞動桿塔的導地線線夾打開檢查，及時掌握導地線的隱性傷害，并對桿塔及線夾進行緊固；對弛度較大的現(xiàn)有線路要及時調(diào)整，對處在山頭、風口地帶的線路重新選擇路徑。對檔距較大的區(qū)段，增加桿塔，縮小檔距。對因覆冰舞動造成掉線、掉串及橫擔損壞的塔型進行結構性改進；在易舞動的東西走向地段安裝相間防舞動間隔棒，以減小導線舞動的幅值，防止因舞動而混線。在2010年12月10日鐵嶺地區(qū)再次遭遇覆冰舞動天氣時，“2.25冰災”舞動地段已經(jīng)安裝過相間防舞動間隔棒的東西走向的線段，沒有發(fā)生因覆冰舞動易造成跳閘停電障礙，實踐證明加裝相間防舞動間隔棒的效果還是明顯的。在覆冰舞動季節(jié)到來之前，加強運行巡視，檢查桿塔、線夾及已安裝的防舞動裝置的完好情況，提前做好預防措施。

六、結論

經(jīng)過分析，線路覆冰舞動現(xiàn)象的發(fā)生是自然條件與線路本身特性共同作用的結果，雖不能改變自然現(xiàn)象，但可以改變線路本身特性，采取抑制和預防措施消除或減弱導線覆冰舞動現(xiàn)象。今后要在繼續(xù)加強基礎理論研究、掌握舞動機理的同時及時總結經(jīng)驗教訓，為進一步發(fā)展完善防舞動措施攻克技術難題。

（責任編輯：宋秀麗）