淺談大埔電廠送出線路的防振措施試驗及應用

許德志

摘 要：輸電線路的微風振動引起的導地線疲勞斷股已成為線路安全運行的重要隱患，該文分析當前線路常用防振措施的原理，以大埔電廠送出線路工程為例，通過多種防振形式組合的試驗研究，優選出符合工程實際需求的防振方案并給予應用。

關鍵詞：輸電線路 防振試驗 應用

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（c）-0042-03

輸電線路的微風振動引起的導地線疲勞斷股是威脅線路安全運行的重要因素之一，線路的微風振動是強烈且持續不斷的，若不安裝有效的防振裝置，導地線將很可能因振動過大發生疲勞斷股，若停電換線則會造成巨大的經濟損失。為此采用合適的線路防振措施具有重大意義。

1 工程概況

該次研究對象為大埔電廠送出線路工程中N3-N4線段，兩邊為雙回路自立式角鋼鐵塔，導線采用的是2×JL/G1A-630/45型鋼芯鋁絞線，地線采用48芯OPGW復合光纜，檔距為1 027 m。

由于輸電線路微風振動的非線性，目前尚不能完全通過理論計算確定防振裝置，因此，該文通過線路的微風振動模擬試驗優選出理想的防振方案。

為了有效保護線路的安全運行，必須針對線路的防振要求，優選出一個令人滿意的防振方案供工程使用。確保防振方案同時滿足：（1）防振方案必須有很好消耗能量的特性，并且在需要保護的微風振動整個頻域內，能將線夾出口的動彎應變均控制在安全范圍以內；（2）防振方案設計合理，防振方案從檔中側到檔端側順序消耗高頻、中頻、低頻的振動能量，各防振元件均發揮其消振作用，線夾出口的動彎應變水平比較接近；（3）線夾處應受到特別保護；（4）方案簡單，施工運行維護方便。

2 防振措施及防振裝置介紹

輸電線微風振動國內外常用的防振裝置主要有兩種：一種是防振錘，另一種是阻尼線或阻尼線與防振錘聯合設置。阻尼線以它的頻率范圍寬，頻響曲線峰值不太尖銳等特點正越來越多地用于大跨越，而且阻尼線具有取材方便，制造安裝簡單、型式多樣等優點。

架空輸電線路的防振措施一般從兩方面著手：一是在架空線上加裝防振裝置，用來吸收或減弱振動的能量，以達到防振的目的。如采用防振錘、阻尼線；二是加強導線的耐振能力，改善導線的耐振性能，如護線條。

目前我國有很多防振錘，常見的有F型和FR型，其基本原理是一樣的。當發生微風振動時，防振錘的線夾隨著輸電線路一起振動，并將振動能量傳遞給錘頭，使其振動。同時錘頭的振動使導線發生彎曲變形，導線的各股線之間產生摩擦。防振錘把導線振動的機械能一部分轉移為錘頭的振動機械能；另一部分轉化為摩擦熱能，從而抑制了輸電線路的振動。為此可通過設計不同的防振錘個數研究線路的防振方案。

阻尼線和防振錘聯合防振裝置是由數個不同長度的阻尼線和防振錘組成。不同長度的阻尼線花邊的諧振頻率不同，即消耗振動能量的頻率區域不同。只要使阻尼線花邊的振動頻率盡可能覆蓋導線整個風振頻率，在防振錘和阻尼線花邊的共同作用下，將導線在各頻段的振動強度降低，起到有效的防振作用。由于防振錘置于鐵塔側的阻尼線內，從而避免了防振錘長期處于大振幅狀態而引起疲勞損壞，防振錘在整個防振裝置中起低頻補償作用，對防振錘本身的性能要求不是很高，因此該種防振裝置性能穩定，可以長期運行，在我國得到越來越廣泛的應用。

3 防振試驗理論

防振試驗的基本原理是能量平衡原理，即導線吸收的風能與自身及防振設施消耗的能量相等，如下所示：

（1）

其中為風能；為導線自身消耗的能量；為防振裝置消耗的能量；為間隔棒消耗的能量，對單導線、無間隔棒的分裂導線和地線該項為零。

4 試驗裝置

參考國內外已有試驗，設計了輸電線微風振動的室內模擬試驗。整個試驗主要由懸掛固定系統、張拉系統、激勵系統和測試與數據采集系統組成。如圖1所示。

5 試驗設計

試驗主要包括：（1）自阻尼測試試驗；（2）防振錘消振試驗；c阻尼線消振試驗；（3）防振錘加阻尼線消振試驗。

在懸垂線夾出口處線股上貼兩片應變片測量導線的動彎應變；利用動彎應變的變化情況校對衡量導線的振動強度，以評價防振錘、阻尼線、防振錘加阻尼線防振方案的防振效果。

阻尼線加防振錘聯合防振裝置主要由阻尼線花邊和防振錘組成。根據不同長度阻尼線花邊的諧振頻率的不同，選擇不同長度的阻尼線花邊組合安裝，使它們保護的頻率范圍覆蓋整個風振頻率，防振錘安裝于檔端側的大阻尼線花邊的中點上。這樣防振錘的夾頭振幅較小，可以避免防振錘的振動疲勞，同時對防振方案又起到低頻補償作用。

根據線路工程的參數及自阻尼特性、阻尼線及防振錘特性，設計了工程的防振裝置，如表1所示。

6 試驗情況及結果分析

6.1 線路自阻尼特性測試

根據自阻尼測量的方法測試單導線的激振力、激振速率、波腹雙振幅等數據。采用自阻尼擬合的方法，選擇合理的數據點根據功率迫振法在雙對數坐標上繪制各頻率下Pc與相對振幅Y/D關系的一組曲線，建立導線自阻尼解析式。

6.2 防振錘測試

根據防振錘設計的原理，計算防振錘的安裝位置，分別設計了安裝1個防振錘、等距安裝2個防振錘、不等距安裝2個防振錘、等距安裝3個防振錘的設計思想，分析對比線夾出口處動彎應變的大小值選出單獨采用防振錘進行防振的優選方案。通過四組防振方案的對比，由共振頻率下的防振效率可以得出等距安裝3個防振錘的防振方案相對來講防振效果最顯著，為單獨采用防振錘進行防振的優選方案。

6.3 阻尼線測試

根據阻尼線長度安裝的要求，分別設計了安裝4 m、3 m、2 m阻尼線；5 m、4 m、3 m阻尼線；5 m、3 m、2 m阻尼線進行防振的試驗方案（為了施工安裝方便采用與導線同型號的導線為阻尼線），對比分析線夾出口處動彎應變的大小值選出單獨采用阻尼線進行防振的優選方案。通過對三組防振方案的對比，主要考慮共振頻率的防振效率，可以得出5 m，4 m，3 m阻尼線防振方案防振效果最顯著，為優選方案。

6.4 阻尼線加防振錘測試

根據阻尼線和防振錘防振的特點，以及本導線采用防振錘和阻尼線防振的優缺點，分別設計了安裝4 m、3 m、2 m阻尼線和1個、2個、3個防振錘防振的方案，并根據試驗結果調整安裝位置，找到最優的防振方案。通過對以上防振方案的對比，主要考慮共振頻率的防振效率，可以得出4 m，3 m，2 m阻尼線+3個防振錘的防振方案防振效果最顯著，為優選方案。

7 結語

通過對大埔電廠送出線路跨越段的各防振方案試驗結果的對比可以得出：防振錘方案的防振效果隨防振錘個數的增加而明顯，等距安裝3個防振錘的防振效果最好，為優選方案；阻尼線方案對低頻的防振效果總體上滿足隨花邊長度的增大而明顯，高頻的防振效果差別不大，5 m，4 m，3 m阻尼線防振方案效果最好，為優選方案；阻尼線加防振錘的防振效果總體良好，4 m，3 m，2 m阻尼線+3個防振錘方案為優選方案。

通過對三組優選方案的進一步對比可以得出，4 m，3 m，2 m阻尼線+3個防振錘方案對無防振的共振頻率減振效果較其他兩組方案優，在其他頻率處的減振效果也較其他兩組好。故最終采用4 m，3 m，2 m阻尼線+3個防振錘方案作為最優方案。

參考文獻

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