高壓輸電線路防震分析和措施

何禹

摘要：高壓輸電線路在使用的過(guò)程中會(huì)受到一定的外力影響產(chǎn)生震動(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)造成導(dǎo)線斷股問(wèn)題，影響輸電線路的正常供電。本文首先對(duì)高壓輸電線路的導(dǎo)線振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行分析，然后再提出幾點(diǎn)有效的防震措施，希望通過(guò)本文的分析能夠進(jìn)一步提高輸電線路的防震效果。

關(guān)鍵詞：微風(fēng)震動(dòng); 導(dǎo)線斷股; 線路運(yùn)行安全; 防震措施;

1 影響高壓電力電路的微風(fēng)震動(dòng)

輸電線路在風(fēng)力的影響下是會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)的，高壓輸電線路的導(dǎo)線在受到微風(fēng)的作用時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)線的背后形成一定頻率的上下變化的氣流的漩渦，這就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線受到一定程度的上下交替變化的脈沖力的作用。當(dāng)氣流漩渦交替變化的頻率和導(dǎo)向本身自帶的振動(dòng)頻率相一致時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線在垂直的平面內(nèi)產(chǎn)生一定的共振效果，從而引起導(dǎo)線的振動(dòng)。

輸電線路的導(dǎo)線在1～3級(jí)的風(fēng)力影響下就會(huì)產(chǎn)生周期性的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)之為微風(fēng)震動(dòng)。微風(fēng)震動(dòng)的特點(diǎn)是振幅比較小，一般情況下都不會(huì)超過(guò)10mm，但是微風(fēng)震動(dòng)的振動(dòng)頻率比較高，可以達(dá)到3～120Hz，振動(dòng)的形式一般為正弦拍頻波。微風(fēng)震動(dòng)雖然振幅小，但是持續(xù)的時(shí)間卻比較長(zhǎng)，有時(shí)能夠達(dá)到幾天的時(shí)間。導(dǎo)線振動(dòng)時(shí)的波形一般都是駐波，就是說(shuō)波節(jié)是沒(méi)有變化的，但是波腹上下會(huì)交替的進(jìn)行變化，導(dǎo)線在一年中的振動(dòng)時(shí)間是比較長(zhǎng)的，通?？梢赃_(dá)到全年時(shí)間的30%～50%。導(dǎo)線無(wú)論以怎樣的頻率進(jìn)行波動(dòng)，導(dǎo)線線夾的出口處都會(huì)形成一個(gè)波節(jié)點(diǎn)，這時(shí)導(dǎo)線振動(dòng)就會(huì)使得導(dǎo)線的波節(jié)點(diǎn)反彎折，使得導(dǎo)線材料疲勞，最后造成導(dǎo)線斷股的結(jié)果，不僅會(huì)對(duì)路線造成損害，對(duì)桿塔以及金具也會(huì)造成損害，影響其正常使用效果。微風(fēng)震動(dòng)的產(chǎn)生灰極大的限制電路導(dǎo)線，并提高導(dǎo)線的預(yù)應(yīng)力值，導(dǎo)致電力路線發(fā)生斷股問(wèn)題，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2 高壓電力線路的防震措施

2.1 采取有效措施防止和減弱電線路線的振動(dòng)

（1） 需要從根本上對(duì)引起導(dǎo)線振動(dòng)的條件進(jìn)行消除，例如在安裝輸電線路時(shí)，盡量避免在易振區(qū)進(jìn)行安裝，將導(dǎo)線的年平均應(yīng)力降低到不容易產(chǎn)生正度的水平，但是這種方法在實(shí)際運(yùn)用時(shí)操作比較麻煩，不容易實(shí)現(xiàn)，所以這種方法不常用。 （2） 可以利用線路設(shè)備自身對(duì)導(dǎo)線存在的阻尼作用來(lái)減小導(dǎo)線的振動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中可以使用偏心導(dǎo)線或者是防振線夾。采取在導(dǎo)線上安裝防震裝置的辦法也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)力量減弱的目的，降低導(dǎo)線振動(dòng)對(duì)輸電線路的危害。現(xiàn)階段我國(guó)比較常見(jiàn)的導(dǎo)線防振措施是安裝防震錘和使用阻尼線。

2.2 有效提高設(shè)備的防振功能

導(dǎo)線振動(dòng)之所以會(huì)對(duì)高壓輸電線路造成危害，主要是因?yàn)閷?dǎo)線振動(dòng)會(huì)使導(dǎo)向的線夾位置的導(dǎo)線發(fā)生斷股現(xiàn)象，因此提高導(dǎo)線的耐振性能是十分有必要的?？梢圆扇∫韵掠行Т胧﹣?lái)進(jìn)行：首先可以在線夾處的導(dǎo)線位置安裝護(hù)線條或者是打背線，提高出口附近導(dǎo)線的剛性和韌性，減少導(dǎo)線所承受的彎曲應(yīng)力和擠壓力，以防導(dǎo)線受到損害，一定程度上提高了導(dǎo)線的阻尼作用。其次可以對(duì)線夾的耐振性能進(jìn)行優(yōu)化，提高線夾轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性，使線夾能夠隨著導(dǎo)線的振動(dòng)而隨意轉(zhuǎn)動(dòng)，從而有效降低導(dǎo)線在線夾出口位置所受到的彎曲應(yīng)力。最后在經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)都允許的前提下可以盡量降低導(dǎo)線的靜態(tài)應(yīng)力，結(jié)合多種防振措施共同使用，例如對(duì)于一般的導(dǎo)線可以安裝防振錘來(lái)達(dá)到預(yù)防振動(dòng)的效果，有的輸電線路的防震錘則需要同時(shí)安裝防護(hù)線條來(lái)達(dá)到防振效果。對(duì)于向500kV線路的較為重要的跨越檔距，則可以根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)一套專(zhuān)業(yè)的合適的防振措施。

2.3 合理使用防震錘

高壓電力路線受微風(fēng)震動(dòng)的影響比較大，在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，可以有效防止微風(fēng)震動(dòng)的構(gòu)件就是防震錘。防震錘主要是安裝在導(dǎo)線上的，能夠防止微風(fēng)震動(dòng)的一種構(gòu)件。防震錘的構(gòu)成原理主要是在一段較短的鋼絞線的兩端安裝一個(gè)重錘，在安裝的時(shí)候可以掛在導(dǎo)線上的夾板上，這時(shí)如果導(dǎo)線發(fā)生振動(dòng)，防震錘的鋼絞線的兩端也會(huì)發(fā)生振動(dòng)，因?yàn)閷?dǎo)線兩邊的防震錘具有很大的慣性所以無(wú)法與夾板進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)，這樣就可以防止防振錘的鋼絞線出現(xiàn)上下彎曲的問(wèn)題。防震錘具有阻尼的作用，進(jìn)一步降低了導(dǎo)線的振動(dòng)幅度，同時(shí)鋼絞線發(fā)生變形能夠有效消耗掉導(dǎo)線傳來(lái)的振動(dòng)力量，有效預(yù)防導(dǎo)線振動(dòng)帶來(lái)的危害。在這個(gè)過(guò)程中導(dǎo)線的振動(dòng)幅度越大，防震錘鋼絞線的上下彎曲的撓度就會(huì)越大，此時(shí)消耗的能量也在不斷增多，反之導(dǎo)線振動(dòng)振幅減少，防震錘多消耗的能量也會(huì)隨之減少，最后就可以在能量平衡的前提下達(dá)到降低導(dǎo)線振動(dòng)幅度的作用。

在選擇防震錘的時(shí)候需要對(duì)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速、風(fēng)能以及氣候等各方面進(jìn)行分析，對(duì)導(dǎo)線的阻尼性能曲線進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)還需要掌握好各個(gè)線路之間的振動(dòng)水平和應(yīng)變的關(guān)系，通過(guò)對(duì)這些條件的把握，從而選擇合適的防震錘。防震錘的固有的頻率應(yīng)該是與導(dǎo)線可能發(fā)生的振動(dòng)頻率的范圍相一致的。防震錘的重量也要適當(dāng)，如果太輕會(huì)影響防震效果，太重就會(huì)造成防震錘安裝位置形成新的波節(jié)點(diǎn)，最后防震錘的型號(hào)應(yīng)該與導(dǎo)線的型號(hào)相匹配。主要的防震錘類(lèi)型有司托克防震錘、4R防震錘以及4D型防震錘。

在安裝防震錘的時(shí)候需要對(duì)防震錘的數(shù)量進(jìn)行正確選擇，如果防震錘數(shù)量過(guò)多，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線的振動(dòng)發(fā)生改變，使導(dǎo)線危險(xiǎn)彎曲的應(yīng)變位置發(fā)生改變，極易造成防震錘線夾位置的導(dǎo)線疲勞發(fā)生斷股問(wèn)題。對(duì)于我國(guó)的高壓電線路線而言，防震錘安裝的數(shù)量最少是在每個(gè)檔距地的每個(gè)端口都安裝一個(gè)防震錘，如果導(dǎo)線的檔距在300m以下，直徑大于22mm，或者導(dǎo)線檔距在200m以下，導(dǎo)線的直徑小于22mm時(shí)，都可以考慮使用半檔減震的辦法。

要想正確發(fā)揮防震錘的防震作用，就需要對(duì)防震錘的安裝過(guò)程進(jìn)行控制。防震錘最好是安裝在導(dǎo)線振動(dòng)的的波動(dòng)的腹部位置，這樣才能達(dá)到最好的防震效果。在確定防震錘的安裝位置時(shí)，需要對(duì)高壓輸電線路地區(qū)的導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)頻率范圍和對(duì)導(dǎo)線危險(xiǎn)作用的頻率范圍進(jìn)行明確。根據(jù)對(duì)線路運(yùn)行資料的分析，我們了解到導(dǎo)線的振動(dòng)頻率一般為3～80Hz之間，如果導(dǎo)線的阻尼作用增加，其導(dǎo)線的振動(dòng)頻率也會(huì)不斷增加。在低頻的情況下，導(dǎo)線的阻尼作用會(huì)大大降低，防震錘的頻率特性也不能很好的發(fā)揮出來(lái)，只有對(duì)導(dǎo)線的振動(dòng)頻率進(jìn)行了解之后，才能正確的安裝防震錘，從而實(shí)現(xiàn)防震錘的最佳防震效果。

2.4 合理安裝阻尼線

輸電線路導(dǎo)線而言，阻尼線是一種消振性能比較好的防振設(shè)備，主要采用的是一段具有較好撓性的鋼絲繩或者是與導(dǎo)線的型號(hào)相同的絞線。將鋼絲繩或者絞線在導(dǎo)線下方平行的鋪設(shè)開(kāi)來(lái)，同時(shí)在適合的位置用夾子固定住，沿著導(dǎo)線的方向在線夾的兩邊構(gòu)成逐漸遞減型的垂直的花邊波浪線，通過(guò)這樣的方式來(lái)減輕導(dǎo)線的振動(dòng)問(wèn)題，從而達(dá)到預(yù)防導(dǎo)線斷股的現(xiàn)象。

3 總結(jié)

綜上所述，高壓輸電線路在使用的過(guò)程中，受外界因素的影響，其線路導(dǎo)線會(huì)發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，會(huì)使導(dǎo)線材料疲勞最后造成導(dǎo)線斷股的問(wèn)題，不僅影響導(dǎo)線的正常使用功能，同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重影響輸電線路的供電效果。本文首先對(duì)高壓輸電線路振動(dòng)的原因進(jìn)行分析，然后針對(duì)線路振動(dòng)問(wèn)題提出幾點(diǎn)有效的解決措施，即提高輸電線路設(shè)備的防震效果，安裝防震錘和阻尼線等措施，通過(guò)這些有效措施的運(yùn)用可以很好的提高輸電線路的防震效果，保障輸電線路的正常使用功能。

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