輸電線路舞動治理的主要措施是加裝防舞裝置或進(jìn)行防舞技術(shù)改造。防舞裝置主要包括相間間隔棒、線夾回旋式間隔棒、雙擺防舞器等，上述防舞裝置可組合應(yīng)用;防舞技術(shù)改造是指在加裝防舞裝置的基礎(chǔ)上，通過加固輸電桿塔、更換高強(qiáng)度金具絕緣子等手段提升輸電線路的抗舞特性。
1.防舞裝置
1.1 相間間隔棒
相間間隔棒(單導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線均可)是在相間或回路之間使用的一種具有絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度的間隔棒，它將各導(dǎo)線機(jī)械地連接起來，使各導(dǎo)線的運(yùn)動相互制約，以達(dá)到抑制舞動的目的，如圖6-1所示。相間間隔棒是由玻璃鋼芯棒和硅橡膠護(hù)套構(gòu)成的合成絕緣結(jié)構(gòu)。它具有抗拉強(qiáng)度高、重量輕、并有一定柔韌性;抗撞擊性好，不破碎;耐污閃電壓高等特點(diǎn)。相間間隔棒既可抑制舞動，又可防止脫冰跳躍，還可一定程度上防止風(fēng)偏，其防舞功能是現(xiàn)有各類防舞器中效果最好的。相間間隔棒已廣泛應(yīng)用于220kV及以下電壓等級的輸電線路的防舞工作中，對于220kV以上電壓等級的緊湊型輸電線路也已越來越多地采用相間間隔棒進(jìn)行防舞，相間間隔棒最適合應(yīng)用于相導(dǎo)線為垂直排列的同塔多回線路的防舞。
▲ 相間間隔棒
1.2 線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒
線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒(適用于分裂導(dǎo)線)如圖6-2所示。其特點(diǎn)是間隔棒部分線夾可自由(或在一定角度范圍內(nèi))回轉(zhuǎn)，部分線夾與普通夾頭相同，不能自由轉(zhuǎn)動?；顒訆A頭部分可以改變覆冰導(dǎo)線的覆冰形狀，從而改變了覆冰導(dǎo)線的空氣動力系數(shù)。因這種防舞裝置兼具間隔棒和防舞器的雙重作用，且不會額外增加輸電線路上的集中載荷，對線路的運(yùn)行應(yīng)力基本沒有影響。線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒比普通間隔棒造價稍高。線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒已經(jīng)大量應(yīng)用于我國架空輸電線路的防舞工作。
▲ 六分裂線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒
1.3 雙擺防舞器
雙擺防舞器(單導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線均可)是基于穩(wěn)定性機(jī)理研制開發(fā)的一種具有良好防舞性能的防舞裝置，旨在提高導(dǎo)線系統(tǒng)的動力穩(wěn)定性，同時也兼具壓重防舞的功能，如下圖所示。目前雙擺防舞器已經(jīng)大量應(yīng)用于我國多條分裂導(dǎo)線線路上，取得了較好的防舞效果，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，是我國架空輸電線路應(yīng)用最為廣泛的防舞裝置。雙擺防舞器屬剛性防舞器，從應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來看，如果設(shè)計(jì)合理，則能有效防舞;如果設(shè)計(jì)不合理(實(shí)際冰風(fēng)條件超過設(shè)防范圍)，則線路仍可能發(fā)生舞動，但從總體情況來看，雙擺防舞器基本能防止或一定程度上抑制舞動。雙擺防舞器還具有造價較低、安裝方便等特點(diǎn)。雙擺防舞器具有一整套完整的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，必須具體問題具體分析，不經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算而盲目應(yīng)用或照搬照抄會大大降低其防舞效果，甚至給線路的安全運(yùn)行帶來負(fù)面影響。
▲ 四分裂導(dǎo)線用雙擺防舞器
1.4 擾流防舞器
擾流防舞器(適用于單導(dǎo)線)是采用塑料制成的預(yù)制干擾線，纏繞在導(dǎo)線上，使得導(dǎo)線與擾流線合成體的各個截面形狀都彼此不同，如圖6-4所示，它即使在覆冰后也仍然如此。這種防舞裝置質(zhì)量輕、易于安裝，對導(dǎo)線的負(fù)面影響也很小，在覆冰較薄(≤10毫米)時，防舞效果較好。同時，由于沿檔距截面的不斷變化，也擾亂了渦致振動，對防振有益。而在覆冰較厚(>10毫米)時，由于厚冰覆蓋使得覆冰后導(dǎo)線截面趨于一致，擾流效果降低，最好選用其他防舞裝置。此外，由于擾流防舞器一般選用聚氯乙烯制成，它與導(dǎo)線的線膨脹系數(shù)不同，在夏季會產(chǎn)生松弛，可能造成位置滑移。另外，由于是高分子材料，存在老化、劣化等問題。
1.5 失諧擺
失諧擺(適用于單導(dǎo)線)是在導(dǎo)線下方裝一質(zhì)量為M、臂長為R的重錘的一種機(jī)械裝置，如下圖所示。失諧擺是基于扭振激發(fā)機(jī)理，運(yùn)用失諧擺來調(diào)整扭振固有頻率，使之與橫向振動的高階固有頻率分離，從而防止其耦合而誘發(fā)舞動。失諧擺在防舞方面存在爭議，有些地區(qū)有效，有些地區(qū)則無效。國內(nèi)有所應(yīng)用，但應(yīng)用范圍較小。
▲ 失諧擺
1.6 集中防振錘
集中防振錘(適用于單導(dǎo)線)的防舞原理是壓重防舞，壓重防舞是限制壓重點(diǎn)的振幅，形成節(jié)點(diǎn)，從而抑制導(dǎo)線的振幅與振型，以達(dá)到控制導(dǎo)線舞動的目的。集中防振錘防舞的優(yōu)點(diǎn)是取材容易，安裝簡便。但安裝位置及數(shù)量應(yīng)經(jīng)過設(shè)計(jì)、計(jì)算。此外，應(yīng)注意防振錘位置的相對固定，防止運(yùn)行過程中防振錘位置的滑移，還應(yīng)注意防振錘本身質(zhì)量的穩(wěn)定?？傊?，在單導(dǎo)線輸電線路上采取集中防振錘防舞要慎重。
1.7整體式偏心重錘
這種防舞裝置(適用于分裂導(dǎo)線)具有提高動力穩(wěn)定性、提供扭轉(zhuǎn)反饋控制、擾亂沿檔氣流分布等綜合防舞功能，而造價比較低廉，是一種經(jīng)濟(jì)有效的防舞裝置，如下圖所示。整體式偏心重錘已經(jīng)應(yīng)用于我國輸電線路的防舞實(shí)踐中。防舞設(shè)計(jì)中應(yīng)注意重錘質(zhì)量的設(shè)計(jì)，避免質(zhì)量過大，導(dǎo)致線路微風(fēng)振動超標(biāo)。
▲ 整體式偏心重錘
2.防舞裝置效果比較
針對輸電線路舞動問題，目前國內(nèi)外研發(fā)出的防舞動裝置種類繁多，其中很多已經(jīng)在我國電網(wǎng)上大量使用，如相間間隔棒、雙擺防舞器等。雖然部分防舞裝置已經(jīng)為輸電線路防舞方面取得了一些成效，但是電網(wǎng)的輸電線路的舞動問題依然較為突然，很多防舞裝置在電網(wǎng)上應(yīng)用的真實(shí)效果并不明確。同時，現(xiàn)有防舞裝置是基于不同機(jī)理研發(fā)的，都具有不同的使用特點(diǎn)和適用范圍，而且防舞效果差別較大，對防舞效果的評估也缺乏統(tǒng)一的方法和原則，給防舞裝置的應(yīng)用和推廣帶來困難。
2.1 相間間隔棒
2.1.1 相間間隔棒的特點(diǎn)
相間間隔棒包括：剛性相間間隔棒和柔性相間間隔棒。
剛性相間間隔棒與普通復(fù)合絕緣子類似，剛性相間間隔棒又分為整只和分段相間間隔棒。柔性相間間隔棒是一種基于尼龍彈性纖維材料所研制開發(fā)的新型相間間隔棒。
相間間隔棒的安裝位置要盡量避開導(dǎo)線舞動時可能出現(xiàn)的各種波形的波節(jié)點(diǎn)，應(yīng)盡量將相間間隔棒安裝在舞動常發(fā)波形的波腹處或附近;避免將相間間隔棒安裝在同一斷面內(nèi)。為了便于安裝，宜采用間距可調(diào)式連接金具。
防舞動用相間間隔棒配套金具主要采用環(huán)型連接或槽型連接，單導(dǎo)線、二、四、六分裂子導(dǎo)線間隔棒與相間間隔棒連接等主要結(jié)構(gòu)，型式下如圖所示。
▲ 單導(dǎo)線用相間間隔棒配套金具
(a)垂直排列子導(dǎo)線
(b) 環(huán)型連接(水平排列子導(dǎo)線)
(c)槽型連接(水平排列子導(dǎo)線)
▲ 二分裂子導(dǎo)線用相間間隔棒配套金具
(a) 環(huán)型連接
(b)槽型連接
▲ 四分裂子導(dǎo)線用相間間隔棒配套金具
(a) 環(huán)型連接
(b)槽型連接
▲ 六分裂子導(dǎo)線用相間間隔棒配套金具
2.1.2 柔性與剛性相間間隔棒的對比
通過“輸電線路舞動防治技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”研究，對柔性相間間隔棒、剛性相間間隔棒進(jìn)行了比對研究，得到以下規(guī)律：
1風(fēng)速：線路不安裝相間間隔棒的情況下三相導(dǎo)線起舞風(fēng)速差別較大;線路安裝柔性相間間隔棒后三相導(dǎo)線起舞風(fēng)速差別不大。
2頻率：安裝相間間隔棒后會導(dǎo)致線路舞動頻率降低，但線路安裝柔性相間間隔棒和線路安裝剛性相間間隔棒兩種布置方式下的導(dǎo)線舞動頻率差別不大。
3幅值：在相同的風(fēng)速條件下，線路安裝剛性相間間隔棒時舞動幅值最低;線路安裝柔性相間間隔棒時舞動幅值居中;線路不安裝相間間隔棒的情況下舞動幅值最大。
4耐張塔掛點(diǎn)處導(dǎo)線張力：與安裝剛性相間間隔棒相比，在線路安裝柔性相間間隔棒的情況下三相導(dǎo)線張力載荷的動態(tài)變化范圍較大。
相間間隔棒雖然對導(dǎo)線的起舞風(fēng)速沒有顯著影響，但是它能夠顯著的抑制三相導(dǎo)線中舞動最嚴(yán)重的相的幅值，也能顯著的抑制導(dǎo)線掛點(diǎn)處的張力，即能顯著抑制舞動導(dǎo)線對桿塔的拉力。但是需要注意，相間間隔棒在抑制導(dǎo)線舞動的同時，會使原本舞動較輕微導(dǎo)線相的舞動強(qiáng)度有所增加，即該導(dǎo)線相的舞動幅值、導(dǎo)線掛點(diǎn)處的動態(tài)張力、導(dǎo)線對桿塔的張力都有一定程度的增大。
相間間隔棒在不同的導(dǎo)線排布方式下的應(yīng)用效果不同。相間間隔棒在三相垂直的導(dǎo)線排布方式下的應(yīng)用效果最好，在三相水平排布方式下應(yīng)用效果最差，在三相三角形布置方式下的應(yīng)用效果居中。
不同類型相間間隔棒(分段式相間間隔棒與常規(guī)一體式相間間隔棒)的防舞效果不同：分段式相間間隔棒在導(dǎo)線舞動過程中所受應(yīng)力幅值遠(yuǎn)小于常規(guī)的一體式間隔棒?？紤]間隔棒自身受力等因素，可選用分段式間隔棒。
2.1.3 實(shí)踐驗(yàn)證
2008年1月10日凍雨風(fēng)雪襲擊河南省，漯河、許昌、平頂山、周口、鄭州等地區(qū)的輸電線路發(fā)生了大面積舞動。220kV及以上7回輸電線路跳閘14條次。安裝了相間間隔棒(包括剛性相間間隔棒和分段的分段相間間隔棒)的線路(或區(qū)段)沒有發(fā)生跳閘，現(xiàn)場觀測安裝了相間間隔棒的線路舞動的幅值也很小。在河南電網(wǎng)三次大范圍線路舞動中，根據(jù)各地市局的匯總資料，河南省共有13個地市局的76條220kV線路安裝有相間間隔棒，在這三次大范圍線路舞動中，抑舞效果顯著。其中安陽、開封、南陽、商丘、信陽、駐馬店、平頂山、許昌、鶴壁9個地區(qū)安裝相間間隔棒的220kV線路均未跳閘。說明相間間隔棒的抑制舞動效果良好。
2.2 雙擺防舞器
將擺錘、聯(lián)板及其安裝載體子導(dǎo)線間隔棒統(tǒng)稱為雙擺防舞器。
我國架空輸電線路用的單導(dǎo)線、二、四、六和八分裂雙擺防舞器的常用結(jié)構(gòu)型式見下圖。
a) 單導(dǎo)線雙擺防舞器
b) 垂直雙分裂雙擺防舞器
c) 水平雙分裂雙擺防舞器
d) 四分裂雙擺防舞器
e) 六分裂雙擺防舞器
f) 八分裂雙擺防舞器
注：L-子導(dǎo)線間隔距離;L1-雙擺防舞器理論擺長
▲ 雙擺防舞器結(jié)構(gòu)型式示意圖
通過“輸電線路舞動防治技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”研究，發(fā)現(xiàn)：雙擺防舞器在一定程度上提高了導(dǎo)線的起舞風(fēng)速，但是需注意當(dāng)風(fēng)速較大并且導(dǎo)線發(fā)生舞動時，雙擺防舞器會使導(dǎo)線的舞動強(qiáng)度增大。
輸電線路上大量使用統(tǒng)一型號的雙擺防舞器并非最佳設(shè)計(jì)，可以考慮適當(dāng)增加雙擺防舞器的擺錘重量和擺長，輔以調(diào)整擺錘夾角等措施，以改善防舞效果。仿真和試驗(yàn)線路試驗(yàn)的結(jié)果都顯示，單獨(dú)增加重錘質(zhì)量，雖然可能會加劇部分位置導(dǎo)線舞動時的扭轉(zhuǎn)，但卻可以顯著的減小水平舞動幅值;而同時采取增加防舞器擺長并減小擺錘夾角的措施，可以有效減小舞動的水平、豎直、扭轉(zhuǎn)分量，使防舞效果得到改善，同時采取增加擺錘重量并減小擺臂夾角的措施亦有相似的效果。
3. 防舞方案配置原則
配置原則如下：
(1)特高壓輸電線路宜采用相間間隔棒、線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒，也可采用雙擺防舞器。
(2)330-750kV同塔雙(多)回常規(guī)線路宜采用相間間隔棒、線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒或相應(yīng)組合防舞裝置，也可采用雙擺防舞器、失諧擺及偏心重錘等，不同回路可采用不同的防舞裝置。
330-750kV單回常規(guī)線路宜采用相間間隔棒、線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺防舞器、組合防舞裝置，也可采用失諧擺及偏心重錘。緊湊型輸電線路宜采用相間間隔棒。
(3)110(60)-220kV輸電線路相導(dǎo)線垂直或三角排列時宜采用相間間隔棒，也可采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺防舞器、組合防舞裝置、失諧擺及偏心重錘等。相導(dǎo)線水平排列時可采用相間間隔棒、線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺防舞器、組合防舞裝置、失諧擺及偏心重錘等。
(4)有關(guān)防舞裝置安裝方案設(shè)計(jì)要求詳見《防舞裝置選擇原則及安裝方案設(shè)計(jì)要求》。
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