大跨越导线断股原因探析

摘 要：输电线路设计人员往往会忽略了改造线路中由于设计条件的变化以及二次施工对原线路的影响，其主要表现为改造线路中已有金具、导地线挂点的调整、更换以及施工中未能考虑到改造线路对原有线路的影响范围，因而使原有线路的防振措施失效，造成断股事故

关键词：大跨越；微风振动；预交丝金具；悬垂线夹偏移

中图分类号：TM75 文献标识码：A

一、概述

高压架空输电线路设计既可以说简单，表现在架空线路已有几十年的发展史，各电网公司对架空线路的运行维护有着丰富的经验，而且编制了各种条件下标准设计；又可以说复杂，表现架空输电线路是集电气、结构、通信于一体的一门学科。对于新建的架空线路，设计一般按照：导地线选择、铁塔设计、基础设计、金具及附件设计、接地设计五个方面进行设计，如果遇到特殊情况则需要搜集以往同类线路运行经验及试验论证等方式进行选择。但设计人员往往会忽略了改造线路中由于设计条件的变化以及二次施工对原线路的影响，其主要表现为改造线路中已有金具、导地线挂点的调整、更换以及施工中未能考虑到改造线路对原有线路的影响范围，因而使原有线路的防振措施失效，发生导线断股事故，这在大跨越中表现尤为突出。现以某大跨越线路改造后，导线发生断股事故为例对改造线路中应该考虑的细节问题加以阐述，以证明设计、施工考虑周全本次断线事故是可以杜绝的。

二、案例介绍

某220kV双回路线路2008年投运，总长11公里。期中#4-7#耐张段跨越某水道，按照大跨越设计。导线采用2×JLH

A1/G3A-630/80；地线，左线采用JLB20A-

185、右线采用高强OPGW；导、地线悬垂线夹采用预交丝式悬垂线夹；防振措施采用防震锤与阻尼线相结合的防振措施；#4-#7的档距分别为档距分别为410米、822米、513米。2011年由于当地规划部门对线路附近规划的调整，由用户出资对本线路#4进行改造，在原#4塔大号侧组立了新的N4A铁塔，同时将原#4-#7段导、地线在新的N4A塔进行断联，同时更换了导线的间隔棒。同年底由于工程遗留问题处理，对#5塔右侧避雷线悬垂线夹及乙线三相导线的悬垂线夹（预交丝拆除重装）进行了调偏。

2012年6月，输电所巡视发现220kV横翠乙线A相避雷器碗头与悬垂线夹脱扣及C相避雷器均压环脱落，输电所及时将相关情况进行汇报，并会同设计人员进行现场勘察，同时安排了对该塔进行带电登检，发现导线有磨损，但未出现断股的现象。同时，为了确保该段线路的安全稳定运行，对此线路#4-#7大跨越段提出了每周一巡，每两周进行一次登检，重点检查大跨越段的线路附件、金具和导线的运行情况。同年7月份，发现此线路#5塔乙线B相大号侧右导线与预绞丝出口接触处导线有断股的情况（断一股），红外测温未见异常。一星期后，再次登检及红外测温过程中发现#5塔乙线B相大号侧右导线与护线条出口接触处外层断一股、伤一股，内层严重损伤两股。走线巡查中又发现甲线C相右导线靠N6塔小号侧约300米处（第6个间隔棒）断13股（外层断7股、伤13股，内层断5股，伤2股）。

三、原因分析

由图片不难发现断线点位置位于预交丝悬垂金具端口与导线交界处及间隔棒安装处。由于短线点均在几十米高空，可以完全排除外力的影响，又因线路位于无冰区所以排除导线舞动的影响，故断线的直接原因完全可以确定是因为导线的微风震动所引起的。而且断线点的位置完全符合微风震动破坏的特征。

引起振动的基本因素是均匀稳定的微风。导、地线受到稳定的微风作用时，便在导线背后形成以一定频率上下交替变化的气流旋涡，如图（2）所示，从而使导线受到一个上下交变的脉冲力作用。当气流旋涡的交替变化频率与导、地线的固有自振频率相等时，将使导线在垂直平面内产生共振即引起导、地线振动。

根据导、地线线固有自振频率和气流旋涡的交替变化频率相等振动波的半波长为公式为：

σ-导线的应力，Mpa；

g1-导线的自重比载，N/m·mm2。

v-风速，m/s；

d-导线直径，mm。

除了风速的影响外还有有：风向、档距、悬点高度、导线应力以及地形、地物等。本工程的改造仅改造了#4塔的位置，原线行未发生改变，故风向、悬点高度、地形、地物等均未发生变化，实际发生变化的只有档距以及导线的应力。

其中档距的影响：由波长计算式可知，振动波的波长和导线直径有关；另一方面在振动过程中，档距L中振动波的半波数n应为整数，即

则

将上式代入式①可得

即当风速和导线应力不变时有

由上式可知，档距越大、导线直径越小，档中形成完整半波数的机会越多，也就是导线产生共振的机会越多，导线共振程度也越严重。而本改造工程中由于改变了#4-#7段耐张段的长度，从而改变了档中形成的完整半波数。

应力对振动的影响：由导线固有频率的公式：

不难看出导线的应力是影响导线振动烈度的关键因素，且对导线振动的频率有直接影响。导线的自由振动频率与导线的应力成正比，可知应力越大，振动的频率越高，越容易产生振动。再者导线长期受振动的脉动力作用，就这相当于一个动态应力与静态应力的叠加。由此可见，静态应力越大，振动越厉害，动态应力越大，对线路的危害越严重。特别是在导线的悬挂点处总是波节点，任何波长下均不变，而且此点导线的静态应力又最大。

综上所述，架空线路档距和应力的改变对导、地线的振动有一定的影响。针对本工程而言，由于在原线路上进行施工改造，改变了原线路#4-#7耐张段的档距；另一方面通过施工后对#5铁塔导、地线的悬垂线夹消缺知道，导、地线悬垂线夹在改造施工中发生了偏移，且施工中并未对#5铁塔处悬垂金具进行拆卸来释放#4铁塔处重新压接导线时由于压接引起的导线内力变化，同时未按照设计要求的整个耐张段进行弧垂调整，以满足线路改造前后应力不变。当然设计人员也未能考虑到线路的改造对防震措施的影响。

结语

架空输电线路设计是一个理论和实际相结合的过程，通常设计人员对新线路的设计考虑的相对完善，相对忽略了技改工程的设计。主要是因为以下几个方面：①技改工程的原始资料收集不齐全；②忽略了一些条件改变引起原线路的变化；③施工说明中没有对施工单位作出具体明确的要求。针对本工程所出现问题，在以后的技改线路设计过程中设计人员应该注意以下几点：①加强原始数据的搜集。搜集的方式主要体现在竣工图纸、运行数据、实际勘测数据等多个方面，尽己所能搜集齐全。②对原始数据的分析整理。对原始数据的分析主要表现在图纸与现场的核对、征求运行部门及原设计单位的意见，必要时可以进行专家会审或通过试验数据来证明。③加强设计对施工单位的交底工作。设计对施工单位的交底主要表现在现场交底及图纸解读。

通过以上叙述，可以看出如果设计人员在做技改项目时应该按照新建项目进行考虑，施工单位能够按照设计意图完成施工，本次事故是可以避免的。

参考文献

[1]国家电力公司东北电力设计院编.电力工程高压送电线路设计手册[M] .长春：国家电力公司东北电力设计院.

[2]110kV～750kV架空输电线路设计规范.GB 50545-2010[Z].