架空輸電線(xiàn)路舞動(dòng)的危害及其防治
架空輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)發(fā)生偏心覆冰后,在風(fēng)的激勵(lì)下產(chǎn)生的一種低頻率、大振幅自激振動(dòng)現(xiàn)象,由于其形態(tài)上下翻飛,形如龍舞,稱(chēng)為舞動(dòng)。
我國(guó)輸電線(xiàn)路舞動(dòng)發(fā)生情況具有以下特征:
在地域分布上,舞動(dòng)區(qū)域已遍及到我國(guó)大部分地區(qū)。傳統(tǒng)易舞區(qū)湖北、河南、遼寧等仍是舞動(dòng)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(dòng)記錄的省份近幾年也相繼發(fā)生了大范圍的舞動(dòng)現(xiàn)象。
在舞動(dòng)發(fā)生頻率上,呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì),舞動(dòng)已不再是發(fā)生在個(gè)別地區(qū)、個(gè)別區(qū)段的小概率事件。
線(xiàn)路舞動(dòng)持續(xù)時(shí)間變長(zhǎng)、破壞強(qiáng)度增大,由于有利于舞動(dòng)的天氣條件相對(duì)穩(wěn)定引起舞動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。
部分特高壓線(xiàn)路為東西走向,且經(jīng)過(guò)舞動(dòng)高發(fā)區(qū)。特高壓線(xiàn)路舞動(dòng)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(guó)家能源戰(zhàn)略規(guī)劃。
湖北地形大致為三面高、中間低、略向南敞開(kāi)的不完整盆地,三峽水電廠(chǎng)為重要外送電源點(diǎn),500kV輸電線(xiàn)路多為東西走向,線(xiàn)路極易發(fā)生舞動(dòng)。近年來(lái),湖北電網(wǎng)先后經(jīng)歷了兩次嚴(yán)重的舞動(dòng),故障區(qū)段線(xiàn)路為東西走向,位于平原易舞動(dòng)區(qū)。2015-2019年期間,湖北電網(wǎng)500kV及以上輸電線(xiàn)路因舞動(dòng)跳閘18次,220kV及以上輸電線(xiàn)路因舞動(dòng)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(dòng), 220kV及以上輸電線(xiàn)路舞動(dòng)次數(shù)分別為11次和18次。 圖1 2015-2019年全省220kV及以上輸電線(xiàn)路舞動(dòng)跳閘情況 以上18次故障區(qū)段線(xiàn)路為東西走向,位于2級(jí)及以上易舞動(dòng)區(qū)。 圖2 舞動(dòng)故障點(diǎn)在舞區(qū)圖中的分布 線(xiàn)路舞動(dòng)的危害主要有機(jī)械損傷和電氣故障兩類(lèi)。機(jī)械損傷包括螺栓松動(dòng)、脫落,金具、絕緣子、跳線(xiàn)損壞,導(dǎo)線(xiàn)斷股、斷線(xiàn),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(xiàn)燒蝕、斷線(xiàn),相地短路以及混線(xiàn)跳閘等。 螺栓松動(dòng)、脫落:輸電線(xiàn)路舞動(dòng)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。 圖3 螺栓脫落 金具、絕緣子、跳線(xiàn)損壞:由于舞動(dòng)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(xiàn)停電。 圖4 絕緣子掉串 導(dǎo)線(xiàn)斷股、斷線(xiàn):舞動(dòng)產(chǎn)生的導(dǎo)線(xiàn)交變應(yīng)力造成導(dǎo)線(xiàn)損傷或?qū)Ь€(xiàn)金具磨損,導(dǎo)線(xiàn)斷線(xiàn)。 圖5 間隔棒磨損導(dǎo)線(xiàn) 塔材、基礎(chǔ)受損:舞動(dòng)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(dòng),影響運(yùn)行。 圖6 桿塔塔頭變形 相間跳閘、閃絡(luò):舞動(dòng)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)間隙減小,從而引起相間短路。 導(dǎo)線(xiàn)燒蝕、斷線(xiàn):舞動(dòng)可能會(huì)引起導(dǎo)線(xiàn)燒蝕,嚴(yán)重的會(huì)引起線(xiàn)路斷線(xiàn)。 相地跳閘:舞動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)和地線(xiàn)的間隙減小,從而引起相地短路。 混線(xiàn)跳閘等。 圖7 導(dǎo)線(xiàn)燒蝕 影響輸電線(xiàn)路舞動(dòng)主要有氣象條件因素、地理因素、線(xiàn)路自身因素等。 導(dǎo)線(xiàn)不均勻覆冰是完成舞動(dòng)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(xiàn)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(shí),水滴到達(dá)導(dǎo)線(xiàn)表面時(shí)達(dá)不到一觸即凝,此時(shí),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(xiàn)覆冰下垂部分將繼續(xù)生長(zhǎng)成冰凌。這幾種冰形都極易發(fā)生舞動(dòng)。 風(fēng)激勵(lì)是導(dǎo)線(xiàn)舞動(dòng)的直接原因。一段線(xiàn)路舞動(dòng)的大小與狀態(tài)主要決定于風(fēng)向與導(dǎo)線(xiàn)軸線(xiàn)的夾角:當(dāng)夾角為90°時(shí),對(duì)舞動(dòng)的影響最大;反之,當(dāng)夾角為零,即風(fēng)向平行于導(dǎo)線(xiàn)軸線(xiàn)時(shí),引起舞動(dòng)的可能性最小。另一方面,導(dǎo)線(xiàn)舞動(dòng)多產(chǎn)生于平原開(kāi)闊地帶。 主要指輸電線(xiàn)路所在區(qū)域的地形與地勢(shì);在同等氣象條件下,與山區(qū)或丘陵地區(qū)相比,平原開(kāi)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(dòng)的形成。 線(xiàn)路本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù),是引起線(xiàn)路舞動(dòng)的內(nèi)因,導(dǎo)線(xiàn)分裂數(shù)越多、導(dǎo)線(xiàn)直徑越大、檔距越大、鐵塔越高越容易引起舞動(dòng)。 (一)提高線(xiàn)路本體防舞設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)《輸電線(xiàn)路舞動(dòng)治理工作指導(dǎo)意見(jiàn)》(國(guó)家電網(wǎng)生[2010]452號(hào))和《架空輸電線(xiàn)路防舞設(shè)計(jì)規(guī)范》(Q/GDW1829-2012)等文件工作要求,提高線(xiàn)路本體防舞設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),全面提升舞動(dòng)區(qū)線(xiàn)路本體防舞能力。一是合理選擇路徑,選擇路徑時(shí)應(yīng)加強(qiáng)舞動(dòng)區(qū)域的勘測(cè)和調(diào)查,宜避免路徑橫穿風(fēng)口、埡口等舞動(dòng)微氣象、微地形地帶。二是適當(dāng)縮短檔距和耐張段長(zhǎng)度,2級(jí)及以上舞動(dòng)區(qū)內(nèi),耐張段長(zhǎng)度原則上不宜超過(guò)3km,不應(yīng)超過(guò)4km;檔距不宜超過(guò)300m。三是合理選擇桿塔和基礎(chǔ)型式,如舞動(dòng)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(xiàn)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(dòng)監(jiān)測(cè)和資料整理,優(yōu)化防舞裝置的選擇和安裝。合理選擇舞動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置,針對(duì)舞動(dòng)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(cè);結(jié)合舞動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估各類(lèi)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(xiàn)路防舞動(dòng)差異化改造技術(shù)要求》(國(guó)家電網(wǎng)生[2010]774 號(hào)),綜合考慮舞動(dòng)線(xiàn)路區(qū)段線(xiàn)路結(jié)構(gòu)形式、各類(lèi)已有防舞裝置的實(shí)際防舞效果和各類(lèi)舞動(dòng)裝置的特點(diǎn),以及防舞裝置的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇和安裝防舞裝置,并采用預(yù)絞絲等保護(hù)導(dǎo)線(xiàn)的措施。 (三)針對(duì)舞動(dòng)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(dòng)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(duì)舞動(dòng)區(qū)絕緣串掛點(diǎn)的UB掛板改造為EB或GD掛板形式。針對(duì)2級(jí)及以上舞動(dòng)區(qū),導(dǎo)線(xiàn)懸垂絕緣子串改為獨(dú)立雙串,改造實(shí)施困難時(shí)采用雙聯(lián)單掛點(diǎn),但掛點(diǎn)金具強(qiáng)度提高1級(jí)。 (四)強(qiáng)化和落實(shí)覆冰舞動(dòng)后輸電線(xiàn)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(dòng)后進(jìn)行桿塔螺栓松動(dòng)、導(dǎo)地線(xiàn)線(xiàn)夾出口出、絕緣子鎖緊銷(xiāo)及相關(guān)掛點(diǎn)金具檢查和處理。 來(lái)源:鄂電安全你我他