架空線路導線振動產生的原因及防治方法

【摘要】淺談導、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線的3種振動形式——微風振動、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和規律，特別是對微風振動產生的原因進行了分析，并提出了輸電線路的防振措施。

【關鍵詞】線路；事故；振動；危害

一、前言

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

西北地域廣闊，是大風的多發區，多年來大風災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線振動產生的原因及防治方法。

二、振動的三種形式

1.微風振動（風振動）

導線受到微風（1～3級）吹拂時，將產生周期性振動，稱為微風振動，簡稱風振動。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；振動機率很大，一般認為導線一直處于微風振動狀態。線路所處地形及檔距大小與微風振動關系較大。大檔距跨河（海）線路（通常稱為大跨越導線）振動較劇烈。這主要是由于水面開闊、平坦，微風通過時幾乎不受任何阻擋，能保持層流狀態，給水面上的架空輸電線路以最大的微風振動能量，使導線受到嚴重的微風振動危害。特別是導線上線夾出口處，由于長期處于曲折狀態，若不采取任何防振措施，線股上將產生很大的動彎應變，長期如此將導致疲勞斷股，影響線路安全。

2.舞動

舞動是一種由導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）的振動現象。舞動多在導線覆冰厚度3rn/n以上、氣溫0。C左右時發生。此時，如遇上6～16m/s的風力（4～7級風），極易發生舞動。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，容易引起相間或導線對地間的閃絡，造成金具損壞、線路跳閘停電、拉倒桿塔、導線折斷等事故。

3.次檔距振動

隨著大容量、遠距離輸電技術的發展，分裂導線已普遍被采用。目前，我國330kV線路多采用2分裂導線；500kV線路多采用4分裂導線；目前正在興建的750kV線路采用的是6分裂導線。為保證同相各導線間的相對位置，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線的振動。其頻率為1～2I-h，振幅為100～500in/n，介于微風振動和舞動之間。次檔距振動造成分裂導線相互撞擊，損傷導線和間隔棒。

三、導線振動的產生

振動問題是一個十分復雜的問題，產生振動的主要原因是風的作用，影響導線振動的因素主要有：

1.風的形式和風速；凡是有利于形成穩定均勻的氣流時，導線就容易產生振動。規程規定：形成導線振動的下、上限風速為0.5～4.5m/S。

2.風向；當風向與導線軸向夾角為45o -90o時，會產生穩定的振動；當夾角為30o-45o時，產生不穩定的振動；當夾角小于20o～30o時，則很少產生振動。

3.地形、地物；一般平坦開闊地帶為易振地區；屏障地帶屬于不易起振地區。

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

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

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

四、導線振動的防治方法

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

2.加強導線自身的耐振能力。可采用疲勞強度極限高的導線，采用柔性橫擔、偏心導線，安裝護線條、預絞絲，改善線夾結構等措施。

3.吸收導線的振動能量，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線。

4.對于地處平坦開闊區的線路，在線路滿足對地安全距離的前提下。適當調整導線弧垂，以降低導線的運行張力，減少導線發生振動的機率。對于地處平坦開闊區又不能調整導線弧垂的線路，適當增設防震錘或加設阻尼線，以加強線路的防震能力。

5.加強線路維護，提高安裝和檢修質量。桿塔組立完畢和導線架設完畢以后，都要按照有關規程對桿塔和金具的所有連接和緊固螺絲進行一次緊固檢查。對于地處平坦開闊區的線路，除桿塔的下部應采用防盜螺栓外，桿塔的中上部也應盡量使用防松螺栓或將螺母外螺紋打鉚，以防螺母松動。因為從導線振動的原理來看，輸電線路發生振動時，導線的振動力是向上或向下垂直導線方向的。而這個振動力的分量勢必要從導線的懸掛點（掛線橫擔）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.提高思想認識，加強對架空線路的防振觀念。從設計、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的了解和學習，通過觀測人員提供的數據，能從數據中獲得冰風參數、線路結構參數、線路的走向、地形與地勢、振幅、頻率、節次、弧垂等，對線路振動機理、防治振動具有非常參考價值和實際意義。

五、結束語

架空輸電線路導線的振動和防振越來越受到技工作者的重視。經過多年的努力，取得了可喜的成果。但由于影響導線振動的因素很復雜，問題遠沒有根本解決。特別是我國在該領域起步較晚，在基礎理論研究方面仍較落后，設計資料也十分匱乏。因此，今后除要進一步加強基礎理論研究外，還應注重現場觀測和試驗研究，不斷充實和完善導線振動分析和防振設計所需的技術資料，實現振動分析和防振設計的計算機化。

參考文獻

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