架空输电线路微风振动的危害与防治

【摘 要】微风振动是一个异常错综复杂和随机性很强的问题，稳定的又比较缓慢的微风是造成导线振动的主要因素。本文首先介绍了微风振动的危害，然后简单分析了影响振动的因素，最后详细谈谈架空输电线路微风振动的防治措施。

【关键词】架空输电线路；微风振动；防治

高压架空输电线路地处旷野，终年受到风、冰和气温变化等气象条件的影响。风的作用除使架空导、地线和杆塔产生垂直于线路方向的水平载荷外，还将引起导、地线的振动。其振动按频率和振幅可分为微风振动和舞动。微风振动的频率较高，约为10～20Hz，而振幅较小，一般很少超过导线的直径，但有时也会达到直径的2～3倍。

一、微风振动的危害

架空输电线路上为了防止微风振动而安装防振锤，如果安装不得当会适得其反。过多地装设防振锤，就像一个集中荷载加在线路上，致使防振锤夹头处出现振动死点，造成断股。线路振动能加速绝缘子老化，这是因为由于线路的振动，必然引起绝缘子及其连接金具一起振动，这种振动往往会造成金具零件松动、杆塔零件损坏，加速绝缘子的老化。另外，由于杆塔基础不稳固，拉线受力不均匀，造成线路、杆塔本身和拉线系统组成一个弹性系统，当线路发生振动时，其频率可能与杆塔振动的自然频率接近，容易形成共振。横担和吊拉杆在受力情况下的振动，不但会引起固定螺栓的松动，同样会加速这些材料的疲劳损伤，特别是当这些材料有内部缺陷时，更有可能造成因材料疲劳损伤发生折断事故。

二、影响振动的因素

微风振动最容易在下列地区发生：导线拉力大而对地面距离高的地方，平原开阔地带，山谷河流等大跨越地段。在大跨越档距中，不但有横向风力，而且由于上，下层有温差，还会产生垂直向上的气流，此时，架空线的微风振动比较严重。影响导线振动断股的原因很多，如导线的静应力、由振动引起的弯曲应力、线夹结构、杆塔型式、线路经过地区地形地貌及气象条件等。其中净应力和动弯应力的大小是影响导线断股的主要因素。一般以导线平均运行应力的大小去评价导线可能出现的振动水平，平均运行应力越高，振动断股就越严重。

随着风速的增大，在接近地面的大气层中，风和地面的摩擦出现气旋，气旋随着风速的增加而渗人到更高的气层中，破坏上层气层中气流的均匀性，也破坏了导线悬挂点的气流的均匀性，消除了引起导线振动的最基本因素，导线便停止了振动。与线路方向垂直、稳定的又比较缓慢的微风作用最容易使导线产生振动。当风向与导线轴线的夹角成45°～90°时，可以观察到稳定的振动；在45°～30°时振动的稳定性比较小；小于20°时，一般不会出现振动现象。平坦的地形有助于气流的均匀流动，利于形成导线振动的条件。对于地形极为交错的地区，特别是有树木时，就会在不同程度上破坏气流的均匀性，振动不易出现。

三、输电线路微风振动的防治措施

线路防振要充分考虑许多方面的因素。除选择安装技术上可靠、经济上合理的消振装置外，还要充分利用线路上的各组成部件本身的特性或选用适宜的设计参数，达到减弱或消除微风振动的目的。

1、分裂导线上安装间隔棒

在分裂导线上安装间隔棒后，就构成一种新的特殊的防振体系，子导线的分裂间距使子导线的直径增大，可以减轻或消除尾流对振动的影响。子导线之间的相互干扰和相互阻尼作用，能够破坏和抑制分裂导线的稳定振动。分裂导线上安装阻尼间隔棒，不仅能够防止子导线的相互接触和碰撞，还能起到消减微风振动的强度，防止导线断股的作用。从最佳的端次档距来估计次档距的长度，对导线的防振效果而言，次档距上限取50～70m，则可认为分裂导线的各个悬点都已得到安全保护。

2、安装护线条

护线条是用与导线相同材料制成的，形状是中间粗两头细，在悬挂点使用专用的护线条，当导线发生振动时，可以防止在悬垂线夹出口处发生剧烈的波折，护线条不仅可以保护导线，而且能减少导线的振动。

预绞丝护线条是用一种有弹性的铝合金丝制成的螺旋状制品，每组有13～16根，其弯扭捻角在20°左右，保护导线的作用等同于护线条。

3、改进悬垂线夹

改进悬垂线夹，要求其转动灵活，线夹出口处的边缘要宽，改善线夹出口倾角曲率及固定位置，减轻对导线的集中挤压、弯曲和磨损。

4、加装防振锤

当导线振动时，防振锤线夹随着导线一起上下振动，由于重锤的惯性，使防振锤两端的高强度钢绞线不断上下弯曲，钢绞线线股之间产生摩擦，从而消耗振动能量。防振锤的性能取决于钢绞线的弹性及重锤的质量，频率适用范围决定于钢绞线的长度及重锤的质量。防振锤消耗能量与安装处的振幅和频率有关，当振动频率在6～50Hz范围内，消振效果较好，在谐振频率时消振效果最佳。

5、安装阻尼线

阻尼线有较好的防振效果，导线发生高频振动时，其防振效果优于防振锤。最好用与导线同型号导线做阻尼线。阻尼线长度与弧垂的确定，应使导线在最大振动波和最小振动波时均能起到同样的消振效果。对一般档距，阻尼线的总长度可以取7～8m左右，导线线夹每侧安装三个连接点。装于导线的阻尼线，由于接点有电流流过，严重时会将接点处的导线烧坏，因此必须把阻尼线的一侧用绝缘材料做成的卡子固定或用绝缘材料隔开，使阻尼线成开路状态，阻止分流流过。

6、自阻尼导线

基本结构是由镀锌钢绞线、镀铝钢线或铝包钢线绞制而成的内心线和一个与之分开的导电金属（铝或铝合金）外层线构成，外层线的内径比内心线的外径大，内心线承受很高的张力，使导线有足够的强度。由于内心线与外层线的质量不同，本身的固有频率也不同，当导线受到振动时便互相冲击，振动能量被吸收转换成热能、声能或其他形式的能量，使振动受到阻尼。

7、其他措施

做好运行维护工作，保证防振设施和线路各部件处于良好的运行状态。例如，调整好拉线，避免线路、杆塔本身和拉线系统组成一个弹性系统，及时消除防振锤滑移现象，及时消除阻尼线因扭曲变形而偏离电线的垂直面等现象。

参考文献

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[2]张兴旺.架空线路的振动分析及防振措施综述[J].南昌工程学院学报，1994年第01期