1.什么叫舞動

架空輸電線路導(dǎo)線發(fā)生偏心覆冰后，在風(fēng)的激勵下產(chǎn)生的一種低頻率、大振幅自激振動現(xiàn)象。通俗講就是當(dāng)風(fēng)吹到因覆冰而變?yōu)榉菆A截面的導(dǎo)線上時，產(chǎn)生一定的空氣動力，由此會誘發(fā)導(dǎo)線產(chǎn)生一種低頻率（約0.1~3 Hz）、大振幅的自激振蕩，由于其形態(tài)上下翻飛，形如龍舞，稱舞動。

輸電線路舞動的發(fā)生通常取決于三方面的要素：導(dǎo)線不均勻覆冰、風(fēng)激勵和線路結(jié)構(gòu)參數(shù)。舞動產(chǎn)生的危害是多方面的，輕者會發(fā)生閃絡(luò)、跳閘，重者發(fā)生金具及絕緣子損壞，導(dǎo)線斷股、斷線，桿塔螺栓松動、脫落，甚至倒塔，導(dǎo)致重大電網(wǎng)事故。易于發(fā)生舞動的局部敏感地段主要在風(fēng)口、開闊地帶、江河湖面等易于覆冰，且風(fēng)激勵較強(qiáng)的地區(qū)。為防止線路舞動，一般采取安裝相間間隔棒、線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺防舞器、失諧擺、偏心重錘等防舞裝置 。

2. 線路舞動的危害

線路舞動的危害主要有機(jī)械損傷和電氣故障兩類。機(jī)械損傷包括螺栓松動、脫落，金具、絕緣子、跳線損壞，導(dǎo)線斷股、斷線，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)線燒蝕、斷線，相地短路以及混線跳閘等。

2.1 機(jī)械損傷

螺栓松動、脫落：輸電線路舞動使耐張塔的主材接點和橫擔(dān)緊固螺栓松扣、磨損甚至剪斷，嚴(yán)重影響鐵塔受力。如1987年11月某地區(qū)的導(dǎo)線舞動造成500 kV某線l5基耐張塔螺栓脫落共411個，引流間隔棒損壞共7個；而17個耐張段中的218基直線塔只有15基螺栓脫落共66個。

圖 螺栓松動、脫落

金具、絕緣子、跳線損壞：由于舞動的力學(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，造成掉線停電。如1999年3月、11月導(dǎo)線大面積舞動中，500 kV某線582#塔中相、某線25#塔C相、某線180#塔B相的絕緣子鋼腳球頭斷裂，導(dǎo)線掉落燒損，供電中斷。

導(dǎo)線斷股、斷線：舞動產(chǎn)生的導(dǎo)線交變應(yīng)力造成導(dǎo)線損傷或?qū)Ь€金具磨損，導(dǎo)線斷線。如1987年2月某地區(qū)A線、B線同塔大跨越導(dǎo)線舞動持續(xù)70多小時，使塔上線夾中的銷釘33個切斷、13個嚴(yán)重移位，多處導(dǎo)線磨傷，1988年12月該處又發(fā)生持續(xù)30多小時的舞動，造成B線中相一根子導(dǎo)線斷落。

塔材、基礎(chǔ)受損：舞動增加了桿塔交變應(yīng)力，便桿塔橫擔(dān)和塔身失穩(wěn)或塔材松動，影響運行。如1999年11月某地區(qū)大面積導(dǎo)線舞動，加之鋼管混凝土桿焊接中的隱性缺陷，使220kV某線82#、83#失穩(wěn)倒塔。

圖 桿塔倒塔

2.2 電氣故障

相間跳閘、閃絡(luò)：舞動會導(dǎo)致導(dǎo)線間隙減小，從而引起相間短路。如某地區(qū)1985年11月220 kV某線的相間放電跳閘，1987年3月220 kV某線的相間放電跳閘，1993年11月220kV某線的多次跳閘。66kV輸電線路導(dǎo)線舞動的最大危害是相間短路跳閘，并且容易造成導(dǎo)線嚴(yán)重?zé)齻?。?985年1月某地區(qū)的導(dǎo)線舞動，某南北線嚴(yán)重時15 min內(nèi)跳閘5次，某東西線1h內(nèi)跳閘9次，兩條線路的跳閘最小間隔僅1 min，跳閘原因均為相間短路。

導(dǎo)線燒蝕、斷線：如1993年11月導(dǎo)線舞動造成某線斷線，2009年4月導(dǎo)線舞動造成500kV某線48號塔小號側(cè)A相（上左相）第5子導(dǎo)線間隔棒附近有放電痕跡，B相第4子導(dǎo)線間隔棒附近及第7子導(dǎo)線間隔棒附近也有放電痕跡。

相地跳閘：舞動也會導(dǎo)致導(dǎo)線和地線的間隙減小，從而引起相地短路。如2003年某地區(qū)500 kV某線輸電線路發(fā)生兩次強(qiáng)烈舞動，最大振幅超過7m，引起導(dǎo)線對地線放電，線路跳閘，同時造成金具嚴(yán)重磨損、斷裂、脫落，導(dǎo)線斷股、脫落，送電被迫中斷。

混線跳閘：如1999年11月導(dǎo)線舞動使某地區(qū)一次變配出的66 kV線路（多為四回路或雙回路同塔）大面積混線跳閘，最終造成某變電所66 kV母線全停的嚴(yán)重后果。

3. 舞動影響的因素

影響輸電線路舞動的因素很多且其之間會相互影響，一般歸納為氣象條件因素、地理因素、線路自身因素等方面。其中，氣象條件因素主要指導(dǎo)線的覆冰情況和風(fēng)的大小與方向等；地理因素主要指輸電線路所在區(qū)域的地形與地勢；線路自身因素主要是指線路走向、線路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)等。

3.1 冰風(fēng)參數(shù)

覆冰與風(fēng)是導(dǎo)線舞動的主要外激勵源，它們在一定的氣象條件下產(chǎn)生，且彼此影響。當(dāng)大氣層中存在大量微小的過冷水滴而沒有足夠的凝結(jié)核時，水滴在下降過程中遇到輸電導(dǎo)線時就有可能附著在導(dǎo)線表面，形成覆冰。當(dāng)風(fēng)速較小時，在導(dǎo)線的迎風(fēng)面形成覆冰；當(dāng)風(fēng)速較大時，在導(dǎo)線的背風(fēng)面形成覆冰。導(dǎo)線覆冰后的形狀又會影響空氣動力的狀態(tài)。

覆冰、空氣動力狀態(tài)等因素具有很大的隨機(jī)性。對于導(dǎo)線舞動來說，冰風(fēng)因素是主要的激勵源，具有關(guān)鍵的作用，它們的產(chǎn)生及其形態(tài)不僅與氣象條件密切相關(guān)，而且彼此相互影響。例如，在同樣的雨凇條件下，風(fēng)速的大小將會影響導(dǎo)線覆冰的形狀，進(jìn)而影響導(dǎo)線的空氣動力狀態(tài)。顯然，這些影響因素具有很大的隨機(jī)性，在舞動研究與計算時，通常是根據(jù)統(tǒng)計資料來進(jìn)行考慮的。

3.1.1 導(dǎo)線覆冰的類型與條件

（a）霧凇

由山區(qū)低層云中的過冷水滴形成。水滴在溫度極低、風(fēng)速很小的情況下遇到導(dǎo)線，在第二批水滴尚未到達(dá)之前，第一批水滴幾乎即刻成冰，凍結(jié)在導(dǎo)線上，由此形成霧凇。積冰呈白色，晶狀結(jié)構(gòu)，密度δ＜0.6 g/cm3，在導(dǎo)線上的附著力比較弱。由于霧凇覆冰層不厚，冰重不大，偏心情況也不嚴(yán)重，對導(dǎo)線一般不構(gòu)成威脅。

（b）霜凇。

當(dāng)溫度在0℃上下、風(fēng)速較大時，會形成霜凇。其水滴凍結(jié)比較弱，但在導(dǎo)線上的附著力卻比較強(qiáng)。冰質(zhì)透明，密度較高，在0.63~0.9 g/cm3之間變化。導(dǎo)線長期暴露在濕云中而氣溫又在冰點左右時易于形成霜凇，霜凇重量會逐漸增大，其重力會對導(dǎo)線與桿塔構(gòu)成威脅。

（c）雨凇

雨凇多發(fā)生在低海拔地區(qū)的凍雨期，在溫度接近0℃、風(fēng)速較大時產(chǎn)生。冰質(zhì)透明，在導(dǎo)線上的附著力極強(qiáng)，冰的密度也很高，在0.90~0.92gcm3之間。在雨凇地區(qū)，由于凍雨的持續(xù)時間較長，可能形成較厚而堅實且不易脫落的覆冰層，成為發(fā)生導(dǎo)線舞動的重大威脅。如湖北中山口是全國最嚴(yán)重的雨凇區(qū)之一，雨凇常持續(xù)數(shù)十小時至幾晝夜，氣溫在0~-8℃之間，形成偏心覆冰的厚度一般為15~20mm，最嚴(yán)重的一次甚至達(dá)到38~48mm。

3.1.2 導(dǎo)線覆冰的必要氣象條件

導(dǎo)線覆冰的必要氣象條件是：1具有足可凍結(jié)的氣溫，即冰點以下的溫度；2具有較高的濕度，即空氣相對濕度一般在85%以上；3具有可使空氣中的水滴運動的風(fēng)速，即大于1m/s的風(fēng)速。一般來說，水滴直徑大，過冷卻程度低，周圍氣溫較高，以致水滴潛熱散發(fā)較慢時，導(dǎo)線容易形成雨??；反之，水滴直徑小，過冷卻程度高，周圍氣溫低，以致水滴潛熱能迅速散失掉時，導(dǎo)線容易形成霧凇。

導(dǎo)線覆冰最快時的風(fēng)速為3~6m/s，如果風(fēng)速小于3m/s，則導(dǎo)線覆冰速度與風(fēng)速成正比；如果風(fēng)速大于6m/s，則導(dǎo)線覆冰速度與風(fēng)速成反比。在覆冰過程中，風(fēng)對導(dǎo)線覆冰形狀起著重要作用，它將大量的過冷卻水滴源源不斷地輸向線路，水滴與導(dǎo)線相碰撞，被導(dǎo)線捕獲而加速覆冰。當(dāng)具備了形成覆冰的溫度和濕度條件后，除了風(fēng)速的大小對覆冰有影響外，風(fēng)向也是決定導(dǎo)線覆冰輕重的重要參數(shù)之一：風(fēng)向與導(dǎo)線平行，或當(dāng)與導(dǎo)線之間的夾角小于45°或大于150°時，覆冰較輕；風(fēng)向與線路垂直，或風(fēng)與導(dǎo)線之間的夾角大于45°或小于150°時，覆冰較重。導(dǎo)線覆冰的輕重還取決于山脈走向、坡向與分水嶺、風(fēng)口、江湖水體等因素。東西走向山脈的迎風(fēng)坡在冬季覆冰較背風(fēng)坡嚴(yán)重；分水嶺、風(fēng)口處線路覆冰較其他地形嚴(yán)重；江湖水體對導(dǎo)線覆冰影響也十分明顯，水汽充足時，導(dǎo)線覆冰嚴(yán)重，附近無水源時，導(dǎo)線覆冰較輕；一般海拔高程愈高，愈容易覆冰，覆冰也越厚，且多為霧凇，海拔高程較低處，多為雨凇或混合凇。

3.1.3 冰形狀

不均勻覆冰是造成舞動的主要原因，因此，了解不同的覆冰形狀對研究舞動很有必要。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，水滴到達(dá)導(dǎo)線表面時達(dá)不到一觸即凝，此時，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)線覆冰下垂部分將繼續(xù)生長成冰凌。這幾種冰形都極易發(fā)生舞動。

3.1.4 風(fēng)激勵

風(fēng)激勵是導(dǎo)線舞動的直接原因。一段線路舞動的大小與狀態(tài)主要決定于風(fēng)向與導(dǎo)線軸線的夾角：當(dāng)夾角為90°時，對舞動的影響最大；反之，當(dāng)夾角為零，即風(fēng)向平行于導(dǎo)線軸線時，引起舞動的可能性最小。另一方面，導(dǎo)線舞動多產(chǎn)生于平原開闊地帶。同時，不同的風(fēng)速會決定不同的覆冰形式，進(jìn)而影響導(dǎo)線空氣動力狀態(tài)，而且風(fēng)的方向與線路走向的夾角不同也會使其產(chǎn)生不同的運動狀態(tài)。根據(jù)目前的統(tǒng)計資料，在我國范圍內(nèi)，發(fā)生舞動的風(fēng)速集中在5~10m/s 之間，約占所有舞動情況中的50%，而在30m/