三跨区段的500kV输电线路舞动治理措施探讨10.docx

三跨区段的500kV输电线路舞动治理措施探讨10.docx

《三跨区段的500kV输电线路舞动治理措施探讨10.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三跨区段的500kV输电线路舞动治理措施探讨10.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

三跨区段的500kV输电线路舞动治理措施探讨10

“三跨”区段的500kV输电线路舞动治理措施探讨

摘要：

本文结合“三跨”区段的特点，考虑停电施工时间短，“三跨”重要输送通道输电线路区段施工风险大等因素，主要从抑制舞动和提高抗舞能力两个方面对“三跨”区段的舞动提出了相应治理措施。

关键词：

500kV；输电线路；三跨；舞动治理。

0引言

近年来，电网公司为进一步提高架空输电线路跨越高速铁路、高速公路和重要输电通道区段（以下简称“三跨”）三种输送通道的安全水平，确保输电线路和被跨越输送通道的安全稳定运行，对“三跨”区段的输电线路设计、施工和运维提出了更高的要求。

目前很多在运的“三跨”区段500kV输电线路，线路走向与冬季风向夹角大于45°，而此线路段原设计并未按设计新规范要求对输电线路安装抗舞能力的措施。

“三跨”区段的500kV输电线路一旦发生舞动，不仅对输电线路本身造成损害，还对被跨越输送通道的安全运行造成严重的威胁，因此对分布在舞动区“三跨”区段的输电线路进行舞动治理尤为重要且时间紧迫。

1舞动对“三跨”区段输电线路的危害

输电线路舞动是导线发生偏心覆冰，在风激励下产生的一种低频、大振幅自激振动，激励的大小和性质与导线的断面形状、风速、风向等因素有关。

风速范围一般在4～20m/s，且当主导风向与导线走向夹角大于45°时，导线易产生舞动，该夹角越接近90°，舞动的可能性越大[1]。

因此，在四周无屏蔽物的开阔地带或山谷风口，均匀的风持续吹向导线，易造成导线发生舞动。

2015年1月28日至29日，受低温寒潮影响，湖北中部平原地区出现冻雨和风雪天气，造成湖北电网500kV电压等级29条线路发生了导线舞动，舞动持续时间长达46小时。

舞动段共计2783档849公里，范围约3.5万平方公里，创历年之最。

在本次舞动中，有较多“三跨”区段的输电线路段发生了舞动，下图为”三跨”区段的500kV输电线路段发生舞动情况。

图1某”三跨”区段的500kV输电线路耐张杆塔引流板断裂

图2某”三跨”区段的500kV输电线路跳线绝缘子串线夹断裂

图3某紧凑型”三跨”区段的500kV输电线路相间间隔棒断裂

图4某”三跨”区段的500kV输电线路杆塔部分螺栓脱落

由上图可知，舞动造成了输电线路跳线引流板断裂、跳线绝缘子串线夹断裂、相间间隔棒断裂和杆塔螺栓脱落。

严重情况下，造成“三跨”区段掉线倒塔输电线路跳闸，导致被跨越的高速铁路、高速公路及重要输电通道停运等严重事故的发生，会造成重大的经济损失和社会影响。

2“三跨”区段输电线路存在舞动隐患的原因

（1）平原地区发生舞动的机率较大，大部分输电线路在基建设计的过程中根据当前舞动分布图的舞动分级进行舞动设防，忽略了对线路段附近舞动情况进行详细收资的环节，导致”三跨”区段输电线路段防舞措施等级偏低，存在舞动隐患。

（2）输电线路基建设计时杆塔的计算负荷都为静载负荷，当线路发生舞动故障时杆塔承受的是动载荷，波动幅度相对比较大，当大于最大的设计静载负荷时，就将造成线路及杆塔损害[2]。

（3）在设计的过程中未考虑“三跨”区段输电线路段相间间隔棒和双摆防舞器自身存在的安全隐患，盲目加装于跨越档。

当线路发生舞动时，相间间隔棒和双摆防舞器易掉落，对被跨越输送通道的安全存在威胁。

3“三跨”区段输电线路的舞动治理措施

本节根据“三跨”区段输电线路独具的特点，对此输电线路段提出了舞动治理措施，为输电线路“三跨”治理提供参考。

3.1提高“三跨”区段输电线路舞动设防等级

舞动分布图主要反映区域内输电线路舞动的平均强度，为电力运维部门和设计部门提供参考，目前舞动区等级由强到弱可分为3级、2级、1级、0级舞动区共4个等级[4]。

根据电力运维单位反映，部分“三跨”区段的线路段微地形、微气象特征明显高于平均值。

基于“三跨”输送通道的重要性，结合线路附近舞动情况及舞动分布图，对“三跨”区段的输电线路段舞动等级提高一个设防等级。

3.2加装抑制舞动措施

抑制舞动措施是在易发生舞动的线路段上加装防舞装置，以破坏舞动形成的条件，抑制舞动的幅度，消除舞动可能造成的危害，保证输电线路及“三跨”重要输送通道的安全运行[1]。

目前常用的抑制舞动措施有相间间隔棒、线夹回转式间隔棒、线夹回转式双摆防舞器等：

（1）相间间隔棒

相间间隔棒是在相间或回路之间使用的具有绝缘性能和机械强度的间隔棒，它将各相导线机械的联接起来，使各相导线的运动相互制约，达到抑制舞动的目的。

但相间间隔棒长期承受导线舞动、脱冰跳跃所引起的冲击力及两端连接导线的风压和覆冰不平衡所引起的荷载，这些力通过其线夹将荷载传递给相间间隔棒线夹处导线，造成导线疲劳损伤或直接断股，以致断线[3]。

另外相间间隔棒自身还容易造成连接金具损伤脱落，给输电线路运行和被跨越输送通道带来安全隐患，因此对“三跨”区段的跨越档输电线路避免安装相间间隔棒，对跨越档的邻档可以加装相间间隔棒。

相间间隔棒在保证一定机械强度的同时，其线夹要采取防止导线磨损的措施，如给线夹加装橡胶内衬或给线夹处导线加装预绞丝护线条。

（2）线夹回转式间隔棒

线夹回转式间隔棒防舞机理是采用回转线夹结构削弱线路档内间隔棒线夹对子导线的扭转向约束，消除或减轻覆冰线路的不均匀度，使得线路不易舞动。

回转线夹可与普通阻尼线夹互换。

“三跨”区段输电线路可以采用线夹回转式间隔棒抑制舞动。

四分裂线夹回转式间隔棒由四分裂间隔棒本体、2个普通阻尼线夹及2个回转线夹：

双框架阻尼四分裂间隔棒本体组成，如下图所示。

回转线夹既能保证导线围绕其中心灵活转动又能保证承受长期、间歇性转动带来的磨损。

图5四分裂线夹回转式间隔棒

安装线夹回转式间隔棒时，需把原子导线间隔棒全部拆除，将其半数夹头更换为回转式，安装时，应使得回转式夹头朝向迎风侧（北侧）。

（3）线夹回转式双摆防舞器

线夹回转式双摆防舞器即在档距内一定位置集中加挂双摆防舞器以增加导线质量，以降低导线舞动幅值。

但双摆防舞器在长期运行的过程中，双摆防舞器与导线子间隔棒的连接处存在损伤易造成双摆脱落，对“三跨”线路运行和被跨越输送通道带来安全隐患，因此对“三跨”区段的跨越档避免安装双摆防舞器，对跨越档的邻档可以加装双摆防舞器抑制舞动。

图6线夹回转式双摆防舞器

综上所述，对于舞动区的“三跨”区段输电线路，可以采取以下抑舞措施：

①对单回路输电线路，在跨越档加装线夹回转式间隔棒，在非跨越档加装线夹回转式间隔棒或线夹回转式间隔棒与双摆防舞器组合防舞；

②对双回输电线路，在跨越档加装线夹回转式间隔棒，在非跨越档加装线夹回转式间隔棒或线夹回转式间隔棒与相间间隔棒组合防舞。

3.3提高抗舞能力

提高抗舞能力是通过提高线路的电气和机械强度，保证线路设备在导线舞动情况下不被破坏并保持安全运行[1]。

对“三跨”区段输电线路提高抗舞能力的治理措施有：

单改双绝缘子串治理、悬垂串挂点金具治理、增加跳线串、跳线线夹采用导线悬垂线夹、跳线间隔棒采用方框型阻尼式间隔棒、对导地线耐张线夹进行加强治理、杆塔强度治理、杆塔防松治理。

（1）单改双绝缘子串治理

通过单改双绝缘子串治理增加导地线悬垂金具串的机械强度，在其中一联绝缘子金具串发生损害时，能有效地防止导地线掉线。

因此对舞动区的“三跨”区段输电线路段，所有直线塔导线悬垂串均采用双挂点双联绝缘子串或独立双绝缘子串，地线悬垂串采用双挂点双联串或独立双绝缘子串，且导地线挂点金具均采用灵活的环环连接方式。

（2）悬垂串挂点金具治理

部分“三跨”区段直线塔已采用双挂点双联绝缘子串，早期单改双治理绝缘子串存在挂点金具为UB型挂板或ZBS型挂板直接联接球头挂环的型式，这种连接方式灵活性差，线路舞动易造成挂点金具受弯曲应力较大，导致挂点金具断裂。

本文将UB型挂板或ZBS型挂板直接联接球头挂环的型式改为加强型UJ型挂环联球头挂环方式，该连接方式为环-环连接，灵活性更好，有利于线路舞动时金具串的灵活转动。

治理示意图如下：

图7UB型挂板联接球头挂环的型式

图8加强型UJ型挂环联球头挂环的型式

（3）增加跳线串

对转角在40度以内耐张塔内侧加装跳线绝缘子串，加装跳线串后既能保证舞动过程中跳线对铁塔间的安全距离，还能一定程度的减小舞动过程中受导线不断摆动对引流板上的顺线张力，降低引流板断裂的风险。

（4）跳线线夹采用导线悬垂线夹

由于跳线绝缘子串XT或XTJ型跳线线夹在舞动过程易发生断裂，抗舞能力较差；将耐张塔XT或XTJ型跳线线夹改为上抗下垂式悬垂线夹，能有效提高跳线线夹的抗舞能力。

下图分别为采用XT型跳线线夹的跳线串和采用上抗下垂式悬垂线夹的跳线串。

图9采用XT型跳线线夹的跳线串

图10采用上抗下垂式悬垂线夹的跳线串

（5）跳线间隔棒采用方框型阻尼式间隔棒

通常跳线间隔棒采用FJQ4型间隔棒，该间隔棒的抗舞能力较差，在舞动区多次发生断裂情况。

跳线间隔棒采用方框型阻尼式间隔棒，能有效提高跳线部分的抗舞能力。

下图分别为FJQ4型跳线间隔棒和方框型阻尼式间隔棒。

图11FJQ4型跳线间隔棒

图12方框型阻尼式间隔棒

（6）对导地线耐张线夹进行加强治理

“三跨”区段的输电线路耐张塔采用液压型耐张线夹，一旦耐张线夹在施工过程中存在缺陷，容易导致耐张线夹失效，引发导地线掉落的严重事故，给输电线路及被跨越输送通道带来安全隐患。

液压型耐张线夹对施工时的液压操作要求较高，耐张线夹的液压操作过程如图13所示。

图13耐张线夹的液压操作

常用的液压耐张线夹按引流板方向可分为平行式和垂直式两种形式，两种形式的耐张线夹常用结构如下图所示：

a

b

c

图14平行式耐张线夹

d

e

图15垂直式耐张线夹

图14中a、b、c三种耐张线夹引流板形式为平行式，图15中d、e两种耐张线夹引流板为垂直式。

新建常规线路一般采用a、b、d三种形式，在大跨越工程或舞动严重地区的新建线路工程优先采用c、e两种形式的耐张线夹。

c、e两种形式的耐张线夹较a、b、d三种形式耐张线夹抗弯强度较好，抗舞能力较好。

大部分“三跨”区段的500kV输电线路耐张塔采用的液压型耐张线夹为a、b、d三种形式，尤其部分大截面导线采用的耐张线夹为d形式，其引流板采用的是与线路方向垂直的焊接方式，在舞动过程中受导线不断上扬、下垂的顺线张力拉扯，由于顺线方向刚度小，容易导致引流板断裂，一旦引流板断裂将引起线路跳闸故障。

而对在运的“三跨”区段的500kV输电线路的舞动治理，若将“三跨”区段的耐张线夹全部整体更换为c、e型耐张线夹，将需要进行耐张线夹的重新压接、耐张串的串长调整、耐张段导线弧垂调整、引流跳线重新制作及一系列的施工保护工作。

存在所需工期长，受控因素多，实施难度大及施工风险大等一系列问题。

因此考虑“三跨”区段的输电线路段特殊性，需对跨越侧的耐张线夹进行X光探伤检查，根据探伤检查结果，并综合考虑耐张线夹存在失效和引流板断裂的隐患，对耐张线夹的加强提出以下两种方案：

①对探伤检查出缺陷的耐张线夹，将存在缺陷的耐张线夹更换为c型或e型耐张线夹，并加装备份线夹；②对探伤检查无缺陷的耐张线夹，直接加装备份线夹。

导地线耐张线夹加装备份线夹后，一旦导地线耐张线夹失效，备份线夹能承受导地线张力，导线备份线夹仍能起到分流作用，防止导地线掉落和线路跳闸事故的发生。

图16导地线耐张线夹备份线夹安全示意图

（7）舞动区段杆塔强度治理

根据国网文件关于“三跨”治理的要求，“三跨”区段内的杆塔结构重要性系数不低于1.1，以及导线覆冰按照设计冰厚增加10mm，地线覆冰增加15mm进行验算。

当超应力杆件更换杆件后，能满足上述受力要求时，可只做更换杆件治理，否则应采用新建更换杆塔的方式进行改造。

（8）杆塔防松治理

对“三跨”舞动区段内，所有杆塔应采用全塔防松措施，全塔螺栓改为双帽防松螺栓。

螺母应采用镀后攻丝技术，减少螺栓和螺母间的配合间隙；螺帽厚度应与普通螺栓等厚；除特殊要求外，各级别螺栓内螺母和外螺母的施工扭矩均应按《110～750kV架空送电线路施工及验收规范》（GB50233—2014）[5]中各级螺栓的要求取值。

紧固时应将内螺母先紧至规定扭矩值后，再将外螺母紧至规定扭矩值。

因原铁塔螺栓穿过厚度的局限性，在更换时原螺栓为单螺帽的，采用在原螺帽外加装薄螺母，当穿过厚度影响，无法安装薄螺母时，应将螺栓整个更换为双帽螺栓。

4结语

对“三跨”区段输电线路的舞动治理不仅要确保输电线路的安全运行，还需要保障被跨越的高速铁路、高速公路和重要输电通道的安全稳定。

本文结合“三跨”重要输送通道区段的特点，考虑停电施工时间短，“三跨”区段施工风险大等因素，主要从抑制舞动和提高抗舞能力两个方面对“三跨”区段的输电线路段提出了相应舞动治理措施，提高“三跨”区段输电线路的安全可靠性，确保被跨越输送通道的安全稳定，保障公共安全和电网安全。

参考文献

[1]王少华,蒋兴良,孙才新输电线路导线舞动的国内外研究现状［J］.高电压技术，2005年第10期

[2]杜超高广德架空输电线路舞动及防治方法分析［J］.电力讯息,2017年3月下

[3]刘瑞刘耘成架空输电线路防舞动措施［J］.东北电力技术,2015年第12期

[4]架空输电线路防舞设计规范［Z］.国家电网公司,Q/GDW1829-2012

[5]110～750kV架空送电线路施工及验收规范［Z］.GB50233-2014