架空線路導(dǎo)線振動產(chǎn)生的原因及防治方法

【摘要】淺談導(dǎo)、地線振動形成的基本原理及影響因素，簡要介紹架空輸電導(dǎo)線的3種振動形式——微風(fēng)振動、舞動和次檔距振動，對3種振動，從理論上分析其振動的性質(zhì)和規(guī)律，特別是對微風(fēng)振動產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并提出了輸電線路的防振措施。

【關(guān)鍵詞】線路；事故；振動；危害

一、前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力輸送容量和輸送距離迅速增長，大容量、遠(yuǎn)距離的輸電線路陸續(xù)投入運行，送電電壓也隨之提高。導(dǎo)線是輸電線路電功率的載體，是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要組成部分。導(dǎo)線長期處于野外露天之下，受到自然條件（風(fēng)、雨、冰雪、雷電等）和其他外界條件的影響，容易發(fā)生各種事故。其中由于導(dǎo)線振動引發(fā)的事故最多。在風(fēng)的作用下，導(dǎo)線時刻處于振動狀態(tài)。根據(jù)頻率和振幅的不同，導(dǎo)線的振動大致可分為3種：高頻微幅的微風(fēng)振動、中頻中幅的次檔距振動和低頻大振幅的舞動。3種振動都會給導(dǎo)線和輸電線路造成破壞。

西北地域廣闊，是大風(fēng)的多發(fā)區(qū)，多年來大風(fēng)災(zāi)害一直是威脅線路安全運行的重要原因，本文旨在介紹位于陜西的輸電線路導(dǎo)線振動產(chǎn)生的原因及防治方法。

二、振動的三種形式

1.微風(fēng)振動（風(fēng)振動）

導(dǎo)線受到微風(fēng)（1～3級）吹拂時，將產(chǎn)生周期性振動，稱為微風(fēng)振動，簡稱風(fēng)振動。其特點是振幅小，一般不超過10mm；頻率高，通常為5～100Hz；振型為正弦拍頻波；振動機(jī)率很大，一般認(rèn)為導(dǎo)線一直處于微風(fēng)振動狀態(tài)。線路所處地形及檔距大小與微風(fēng)振動關(guān)系較大。大檔距跨河（海）線路（通常稱為大跨越導(dǎo)線）振動較劇烈。這主要是由于水面開闊、平坦，微風(fēng)通過時幾乎不受任何阻擋，能保持層流狀態(tài)，給水面上的架空輸電線路以最大的微風(fēng)振動能量，使導(dǎo)線受到嚴(yán)重的微風(fēng)振動危害。特別是導(dǎo)線上線夾出口處，由于長期處于曲折狀態(tài)，若不采取任何防振措施，線股上將產(chǎn)生很大的動彎應(yīng)變，長期如此將導(dǎo)致疲勞斷股，影響線路安全。

2.舞動

舞動是一種由導(dǎo)線上的非對稱覆冰引起的低頻率（0～3Hz）、大振幅（幾m至十幾m）的振動現(xiàn)象。舞動多在導(dǎo)線覆冰厚度3rn/n以上、氣溫0。C左右時發(fā)生。此時，如遇上6～16m/s的風(fēng)力（4～7級風(fēng)），極易發(fā)生舞動。舞動時，全檔架空線做定向的波浪式起伏運動。由于振幅較大，容易引起相間或?qū)Ь€對地間的閃絡(luò)，造成金具損壞、線路跳閘停電、拉倒桿塔、導(dǎo)線折斷等事故。

3.次檔距振動

隨著大容量、遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)的發(fā)展，分裂導(dǎo)線已普遍被采用。目前，我國330kV線路多采用2分裂導(dǎo)線；500kV線路多采用4分裂導(dǎo)線；目前正在興建的750kV線路采用的是6分裂導(dǎo)線。為保證同相各導(dǎo)線間的相對位置，必須在線路上安裝各種類型的間隔棒。次檔距振動就是間隔棒之間導(dǎo)線的振動。其頻率為1～2I-h，振幅為100～500in/n，介于微風(fēng)振動和舞動之間。次檔距振動造成分裂導(dǎo)線相互撞擊，損傷導(dǎo)線和間隔棒。

三、導(dǎo)線振動的產(chǎn)生

振動問題是一個十分復(fù)雜的問題，產(chǎn)生振動的主要原因是風(fēng)的作用，影響導(dǎo)線振動的因素主要有：

1.風(fēng)的形式和風(fēng)速；凡是有利于形成穩(wěn)定均勻的氣流時，導(dǎo)線就容易產(chǎn)生振動。規(guī)程規(guī)定：形成導(dǎo)線振動的下、上限風(fēng)速為0.5～4.5m/S。

2.風(fēng)向；當(dāng)風(fēng)向與導(dǎo)線軸向夾角為45o -90o時，會產(chǎn)生穩(wěn)定的振動；當(dāng)夾角為30o-45o時，產(chǎn)生不穩(wěn)定的振動；當(dāng)夾角小于20o～30o時，則很少產(chǎn)生振動。

3.地形、地物；一般平坦開闊地帶為易振地區(qū)；屏障地帶屬于不易起振地區(qū)。

4.導(dǎo)線靜態(tài)應(yīng)力；導(dǎo)線靜態(tài)應(yīng)力越高，導(dǎo)線產(chǎn)生振動時，所造成的危害也越大。穩(wěn)定均勻的氣流之所以能引起導(dǎo)線的振動，是因為微風(fēng)在導(dǎo)線的背風(fēng)面的上部或下部產(chǎn)生上下交替的“旋渦”，因而對導(dǎo)線產(chǎn)生上下交替的沖擊力。當(dāng)“旋渦”位于導(dǎo)線的右下側(cè)時，導(dǎo)線受到向上的沖擊力，這時導(dǎo)線將向上移動，隨著導(dǎo)線的向上移動，“旋渦”上方的氣壓減小，“旋渦”將以更快的速度向上移動，又使導(dǎo)線受到向下的沖擊力，在此交替沖擊力的作用下，導(dǎo)線將振動起來并沿導(dǎo)線向遠(yuǎn)處傳播。導(dǎo)線受到?jīng)_擊力作用的頻率，就是“旋渦”交替出現(xiàn)的頻率，一般它與風(fēng)速成正比，并與導(dǎo)線的直徑有關(guān)。

5.導(dǎo)、地線懸掛點高度的影響；導(dǎo)、地線懸掛點越高，地面對風(fēng)的均勻性破壞程度就越小，引起風(fēng)振動的風(fēng)速范圍也將較大，因而產(chǎn)生振動的持續(xù)時問也較長，振幅較大。一般情況下.引起風(fēng)振動的風(fēng)速下限值為O.5r以。

6.檔距大小的影響；檔距大小對架空線的振動也有很大的影響。

當(dāng)檔距較大時，導(dǎo)線長度也較長。這就使得振動的半波數(shù)增加了，這時風(fēng)輸入架空線的振動能量也較大，因此振動也越劇烈。一般，當(dāng)檔距在75-100m以下時，不需要安裝防振措施。

四、導(dǎo)線振動的防治方法

1.盡量減弱產(chǎn)生振動的條件。如盡量避免線路通過開闊地帶，降低導(dǎo)線的年平均運行應(yīng)力等措施。

2.加強導(dǎo)線自身的耐振能力。可采用疲勞強度極限高的導(dǎo)線，采用柔性橫擔(dān)、偏心導(dǎo)線，安裝護(hù)線條、預(yù)絞絲，改善線夾結(jié)構(gòu)等措施。

3.吸收導(dǎo)線的振動能量，降低振動強度。可在線路上加裝防振裝置，如防振錘和阻尼線，或采用自阻尼大的導(dǎo)線。

4.對于地處平坦開闊區(qū)的線路，在線路滿足對地安全距離的前提下。適當(dāng)調(diào)整導(dǎo)線弧垂，以降低導(dǎo)線的運行張力，減少導(dǎo)線發(fā)生振動的機(jī)率。對于地處平坦開闊區(qū)又不能調(diào)整導(dǎo)線弧垂的線路，適當(dāng)增設(shè)防震錘或加設(shè)阻尼線，以加強線路的防震能力。

5.加強線路維護(hù)，提高安裝和檢修質(zhì)量。桿塔組立完畢和導(dǎo)線架設(shè)完畢以后，都要按照有關(guān)規(guī)程對桿塔和金具的所有連接和緊固螺絲進(jìn)行一次緊固檢查。對于地處平坦開闊區(qū)的線路，除桿塔的下部應(yīng)采用防盜螺栓外，桿塔的中上部也應(yīng)盡量使用防松螺栓或?qū)⒙菽竿饴菁y打鉚，以防螺母松動。因為從導(dǎo)線振動的原理來看，輸電線路發(fā)生振動時，導(dǎo)線的振動力是向上或向下垂直導(dǎo)線方向的。而這個振動力的分量勢必要從導(dǎo)線的懸掛點（掛線橫擔(dān)）沿塔身向上或向下的傳送，在振動力的傳送過程里實際上也是一個力的衰減過程。

6.提高思想認(rèn)識，加強對架空線路的防振觀念。從設(shè)計、施工、運行、檢修中采取了不同的防振措施，以提高架空電力線路運行的安全性和可靠性。

7.加強對輸電線路振動觀測技術(shù)的了解和學(xué)習(xí)，通過觀測人員提供的數(shù)據(jù)，能從數(shù)據(jù)中獲得冰風(fēng)參數(shù)、線路結(jié)構(gòu)參數(shù)、線路的走向、地形與地勢、振幅、頻率、節(jié)次、弧垂等，對線路振動機(jī)理、防治振動具有非常參考價值和實際意義。

五、結(jié)束語

架空輸電線路導(dǎo)線的振動和防振越來越受到技工作者的重視。經(jīng)過多年的努力，取得了可喜的成果。但由于影響導(dǎo)線振動的因素很復(fù)雜，問題遠(yuǎn)沒有根本解決。特別是我國在該領(lǐng)域起步較晚，在基礎(chǔ)理論研究方面仍較落后，設(shè)計資料也十分匱乏。因此，今后除要進(jìn)一步加強基礎(chǔ)理論研究外，還應(yīng)注重現(xiàn)場觀測和試驗研究，不斷充實和完善導(dǎo)線振動分析和防振設(shè)計所需的技術(shù)資料，實現(xiàn)振動分析和防振設(shè)計的計算機(jī)化。

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