架空線路振動(dòng)原因與防振措施的探討

標(biāo)簽：架空線 振動(dòng) 防振

架空線路常年受到風(fēng)、冰、低溫等氣象條件的影響和電壓、電流的作用，除使架空線和桿塔產(chǎn)生垂直于線路方向的水平荷載外，還會(huì)引起架空線路振動(dòng)。架空線路的振動(dòng)按頻率和振幅可分為微風(fēng)振動(dòng)(簡(jiǎn)稱風(fēng)振動(dòng))和舞動(dòng)，采用分裂導(dǎo)線的線路，振動(dòng)的形式為次檔距振動(dòng)。風(fēng)振動(dòng)的時(shí)間常年達(dá)30%～50%左右，使架空線在懸掛點(diǎn)處和針式絕緣子導(dǎo)線固定處，反復(fù)被拗折引起材料疲勞，最后導(dǎo)致導(dǎo)線斷股、斷線事故。舞動(dòng)容易引起導(dǎo)線相互碰撞或相互纏繞，造成相間短路開(kāi)關(guān)跳閘或燒傷導(dǎo)線的事故。次檔距振動(dòng)將使每相分裂導(dǎo)線間互相鞭擊，因而損傷導(dǎo)線和間隔棒，甚至損壞金具而使導(dǎo)線落地。為了保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，需要對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)原因進(jìn)行研究并采取防振技術(shù)措施。以史為鑒，可以知興亡，筆者在實(shí)際工作中，曾多次經(jīng)歷過(guò)因?qū)Ь€振動(dòng)造成的事故，并參加過(guò)事故處理，深知導(dǎo)線振動(dòng)的危害，因此對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)原因和防振措施進(jìn)行淺略探討。

1風(fēng)振動(dòng)

影響架空線風(fēng)振動(dòng)的主要因素有：風(fēng)速、風(fēng)向、檔距、導(dǎo)線懸點(diǎn)高度，導(dǎo)線直徑、路徑地形、地物以及導(dǎo)線應(yīng)力等。但均勻的微風(fēng)和風(fēng)向?qū)?dǎo)線的角度是引起風(fēng)振動(dòng)的基本因素。

1.1導(dǎo)線風(fēng)振動(dòng)的原因和特性

當(dāng)均勻穩(wěn)定的微風(fēng)吹過(guò)架空線，風(fēng)向與線路成45°～90°角時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)線背風(fēng)面產(chǎn)生上下交替變化的氣流旋渦，如圖1a所示，從而使架空線受到上下交變的脈沖力，當(dāng)風(fēng)脈沖力的頻率：

和架空線的固有自振頻率：

(HZ)二者相等時(shí)，即fF=fD時(shí)，架空線在垂直面內(nèi)便產(chǎn)生諧振即產(chǎn)生穩(wěn)定振動(dòng)波，在架空線內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力并和架空線緊線應(yīng)力相疊加，使架空線的應(yīng)力增加。

上式中：V——風(fēng)速，每秒取下限Vmin=0.5m/S，每秒取上限Vmax=4m/S;

d——架空導(dǎo)線直徑，(mm);

λ——振動(dòng)的波長(zhǎng)，(m);

σ——檔距內(nèi)架空線的應(yīng)力，N/mm2;

g1——架空線自重比載，N/m,mm2;

S——秒

1.2架空線風(fēng)振動(dòng)波特性：

1.2.1波峰和振幅：架空線振動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線離開(kāi)原位置最高點(diǎn)的垂直距離A0叫波峰。兩個(gè)波峰之間的垂直距離A=2A0(m)，稱為波幅

在運(yùn)行的架空線上，實(shí)際振動(dòng)角經(jīng)測(cè)試一般在30'-50'之間。當(dāng)振動(dòng)特別強(qiáng)烈，振動(dòng)角φ接近1°時(shí)，這樣大的振動(dòng)角，不需要很長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)使導(dǎo)線斷股，故許多國(guó)家規(guī)定：架空線緊線后立即固定安裝防振器具，決不能拖過(guò)夜間。線路設(shè)計(jì)中一般情況下要求最大振動(dòng)角，一般要求φmax不大于10'，大跨越處不宜大于5'。這是防振設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3防止風(fēng)振動(dòng)的技術(shù)措施

根據(jù)理論計(jì)標(biāo)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)風(fēng)作用在架空線上時(shí)，無(wú)論任何波長(zhǎng)或頻率，都是在架空線線夾出口處，或在針式絕緣子導(dǎo)線固定處振動(dòng)最嚴(yán)重。這主要是架空線線夾出口處和瓷瓶導(dǎo)線固定處始終是一個(gè)波節(jié)“死點(diǎn)”，而振動(dòng)波不易通過(guò)“死點(diǎn)”而傳至相鄰檔距內(nèi)，使振動(dòng)的大多數(shù)能量均集中在架空線“死點(diǎn)”處被吸收和消耗。因此強(qiáng)烈的折射和反折射使“死點(diǎn)”的架空線最容易疲勞而損壞，造成斷股或斷線事故。

目前，國(guó)內(nèi)外為防止或減輕架空線振動(dòng)所采取的消能防振措施，大體有兩種：一種是超高壓送電線路，采用防振線夾和間隔棒等辦法;另一種是在架空線上裝設(shè)防振設(shè)施，如護(hù)線條、阻尼線、防振錘等，用來(lái)吸收振動(dòng)能量，以達(dá)到防止或減輕架空線振動(dòng)的效果，防振設(shè)施有：

1.3.1護(hù)線條：護(hù)線條均為單質(zhì)金屬制作，均采用與導(dǎo)線規(guī)格配套的預(yù)絞式鋁合金等徑護(hù)線條，使用時(shí)在懸垂線夾處的導(dǎo)線上均勻的纏繞即可。設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定：對(duì)鋼芯鋁絞線單獨(dú)用護(hù)線條作為防振保護(hù)時(shí)，年平均運(yùn)行應(yīng)力不得超過(guò)應(yīng)力的22%。故在重要線路上，常常采用護(hù)線條和防振錘聯(lián)合使用方式。對(duì)于35kV線路導(dǎo)線防振，采用-1×10mm的鋁包帶代替護(hù)線條，并和防振錘聯(lián)合使用。10kV配電線路，導(dǎo)線在絕緣子或線夾固定處纏繞鋁包帶，纏繞長(zhǎng)度超出接觸部分30mm作為防振護(hù)線，水平檔距只有超過(guò)120m或大跨越桿塔應(yīng)和防振錘聯(lián)合使用。