導地線的微風振動與防振措施分析

【摘 要】電力線路導地線振動是由于風的激勵而引起的一種自然現(xiàn)象。當導地線受到與線路方向垂直、穩(wěn)定的又比較緩慢的微風作用時，在導線背風面上、下側將形成氣旋，這些氣旋越過導線便產(chǎn)生一些輕微的垂直方向上的沖擊，產(chǎn)生每秒幾個到幾十個周波，并在整個檔距內形成一種幅值較小的靜止波。當這些波的沖市頻率與拉緊導線的某一固有振動頻率相等時，便產(chǎn)生了諧振，此諧振稱為導線振動。本文主要對導地線的微風振動及主要防治措施進行分析。

【關鍵詞】導地線;微風振動;防振措施

導地線在運行中，常年要受到風力的作用，這不但增加了導線的水平荷載，而且還將引起導線的振動。導線的振動按頻率和振幅來分可分為微風振動和舞動；其中．導線的微風振動最為頻繁，振動持續(xù)時間較長，常常會引起導線的疲勞斷股，甚至斷線，造成該回路的不對稱運行，這對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定是很不利的，導線的舞動則較為少見。下面著重討論微風振動及防振措施。

一、導線疲勞斷股的機制

在懸垂線夾中的導線承受著各種靜態(tài)力的作用，如線路張力產(chǎn)生的拉應力、懸垂線夾船體的曲率產(chǎn)生的彎曲應力、線夾壓板緊固時傳給導線的徑向應力等。導線不是一種勻質的剛性材料，它是由許多線股按照螺旋形狀擬絞起來的組合結構。在外力的作用下，導線內外層線股之間、鋼芯與鋁之間的應力分配是不均勻的。導線的相鄰崖線股的扭絞方向相反，相互之間形成點狀接觸，在徑向壓力下線股表面將造成壓痕或刻傷，這將使導線抗疲勞的極限性能降低，在抗應力的作用下鋁股將產(chǎn)生塑性變形及蠕變伸長，這又會改變各層線股之間應力的分配。

當出現(xiàn)微風振動以后，導線線股在承受各種靜態(tài)力的基礎上，又疊加一個交變作用的動彎應力。振動還迫使線股之間產(chǎn)生“滑移摩擦”運動，使得線股之間發(fā)生磨損和發(fā)熱，此“滑移摩擦”運動使得中間線股處于最不利的運行條件。另外，振動現(xiàn)象還使導線產(chǎn)生一個垂直的上下運動，在導線和懸垂線夾之間出現(xiàn)一種“敲擊”現(xiàn)象，這會使導線外層鋁股受到損傷。

二、導地線疲勞斷股的常見位置

斷股發(fā)生最多的位置是在懸垂線夾壓板的端部，即集中在導線與線夾支托面剛開始分離的部位。當線路上采用質量較大的螺栓型耐張線夾時，線夾出口處有可能出現(xiàn)斷股現(xiàn)象。對采用分裂導線的線路，斷股份量還可能發(fā)展到間隔棒線夾處。斷股情況還可能發(fā)生在防振錘(阻尼線)與導線固定點處，在安裝多個防振錘的情況下，斷股率發(fā)生最多的是最外端防振錘線夾處。在線路上采用過長、過重的壓接管時，在管的端部也可能發(fā)生斷股事故?？傊?，凡是在導地線上安裝了任何金具部件的部位，都有可能發(fā)生斷股現(xiàn)象。

三、微風振動的危害

1．導地線振動能引起導地線斷股、落線事故 (1)導地線上為了防止微風振動而安裝防振錘，如果安裝不得當會適得其反。過多地裝設防振錘，就像一個集中荷載加在導地線上，致使防振錘夾頭處出現(xiàn)振動死點，造成斷股；(2)在懸掛點使用護線條雖然可以加強線夾處導線的強度，但由于護線條本身不能消振，導線振動時，在線條和導線之間也會發(fā)生磨損斷股，造成線夾出口處斷股。

2．導地線振動能加速絕緣子老化 由于導地線的振動，必然引起絕緣子及其連接處一起振動，這種振動往往會造成金具零件松動、桿塔零件損壞，加速絕緣子的老化。

3．拉線桿塔 由于桿塔基礎不穩(wěn)固，拉線受力不均勻，造成導地線、桿塔本身和拉線系統(tǒng)組成一個彈性系統(tǒng)，當導地線發(fā)生振動時，其頻率可能與桿塔振動的自然頻率接近，容易形成共振。橫擔和吊拉桿在受力情況下的振動，不但會引起固定螺栓的松動，同樣會加速這些材料的疲勞損傷，特別是當這些材料有內部缺陷時，更有可能造成因材料疲勞損傷發(fā)生折斷事故。

四、影響振動的因素

1．風對導線振動的影響 導線的振動參數(shù)(頻率、波長等)以及是否發(fā)生振動，在很大程度上決定于風速、風向和線路路桿。

(1)風速的影響:穩(wěn)定的又比較緩慢的微風是造成導線振動的主要因素。隨著風速的增大，在接近地面的大氣層中，風和地面的摩擦出現(xiàn)氣旋，氣旋隨著風速的增加而滲入到更高的氣層中，破壞上層氣層中氣流的均勻性，也破壞了導線懸掛點的氣流的均勻性，消除了引起導線振動的最基本因素，導線便停止了振動；(2)風向的影響:與線路方向垂直、穩(wěn)定的又比較緩慢的微風作用使導線產(chǎn)生振動。當風向與導線軸線的夾角成45°—90°時，可以觀察到穩(wěn)定的振動；在45°—30°時振動的穩(wěn)定性比較??；小于20°時，一般不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。發(fā)生振動時，因為導線振動很快，一般不易察覺，仔細觀察會覺得從某些方向看導線好像是雙線一樣。遇到振動時，在桿塔下面有時可以聽到有撞擊的聲音，這種聲音是導線與金具相互碰撞產(chǎn)生的；(3)風速與地形的影響：線路路徑通過平坦開闊的地帶時，因該地形有助于氣流的均勻流動，利于形成導線振動的條件。線路通過丘陵、斜坡或跨越不深的山谷盆地時，由于不會對風的均勻性產(chǎn)生大的影響所以不妨礙振動的發(fā)生。對于地形極為交錯的地區(qū)，特別處有樹木時，就會在不同程度上破壞氣流的均勻性，振動不易出現(xiàn)。

2．振動與高度的關系 隨著懸掛點高度的增加，將減弱自然屏蔽物對于風的不均勻性影響，擴大了產(chǎn)生振動的風速范圍，增加了振動持續(xù)時間。

3．振動與檔距的關系 導線長度的增加，必然使導線懸掛點增高，其振動的半波數(shù)目及相對的振動頻率也增加。實際上在小于120 m的檔距上，很少能夠看到導線振動；檔距超過120m時行間振動而引起破壞的危險性。在高懸掛點的大檔距上導線的振動才特別強，此時振動不僅對導線有破壞危險，還會引起金具和桿塔身部的破壞。

五、導地線微風振動的主要防治措施

1．分裂導線上安裝間隔棒 橫向穩(wěn)定的微風吹過導線后，在導線的背風側產(chǎn)生一個風向上下交替的卡門漩渦，這種漩渦的尾流交替地脫離導線，使導線發(fā)生振動，這是微風振動的基本條件。改變導線形狀，破壞卡門旋渦的建立是一種消除導線振動的好辦法。但因工藝復雜制造困難，不易制成大截面導線，故無法在工程中采用。避免大截面導線的有效辦法是采用分裂導線，在分裂導線上安裝間隔棒后．就構成一種新的特殊的防振體系，子導線的分裂間距使子導線的直徑增大，可以減輕或消除尾流對振動的影響。子導線之間的相互干擾和相互阻尼作用，能夠破壞和抑制分裂導線的穩(wěn)定振動。次檔距的效應使振幅最高點分散到間隔棒的各懸掛點，而不像單導線，振動的危害總是集中在懸垂線夾的出口處，這樣相當于延長了導線的疲勞壽命。

2．安裝護線條 護線條是用與導線相同材料制成的。形狀是中間粗兩頭細，在掛點使用專用的擴線條，當導線發(fā)生振動時，護線條不僅可以保護導線，而且能減少導線的振動。

3．改進懸垂線夾 改進懸垂線夾，要求其轉動靈活，線夾出口處的邊緣要寬，改善線夾出口傾角曲率及固定位置，減輕對導線的集中擠壓、彎曲和磨損。

參考文獻

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