微風(fēng)振動(dòng)對(duì)高壓架空線路的危害及防治

齊子丹

【摘 要】本文根據(jù)我公司高壓架空線路實(shí)際情況，以微風(fēng)振動(dòng)對(duì)高壓架空線路的危害性、引起微風(fēng)振動(dòng)的因素及微風(fēng)振動(dòng)的防治措施來(lái)進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵字】微風(fēng)振動(dòng)；架空導(dǎo)線；危害及防治

中圖分類(lèi)號(hào)： TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）20-0211-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.094

我公司主要是對(duì)礦井供電，供電電源西至河南三門(mén)峽東至河南鄭州地區(qū)，供電面積較大，線路跨度長(zhǎng)，供電線路所處環(huán)境比較復(fù)雜。西部地區(qū)供電線路多處于山區(qū)風(fēng)口處，受大風(fēng)舞動(dòng)現(xiàn)象比較常見(jiàn)，但在地勢(shì)平坦地區(qū)受微風(fēng)振動(dòng)影響也比較廣泛。如：2013年4月28日35kV**變電站35kV I**線路事故跳閘，巡線發(fā)現(xiàn)35kV I**線26#-27#桿之間線路三相斷線。35kV I**線路斷線造成**煤礦井下部分負(fù)荷停電。經(jīng)事故分析：35kV I**線路事故跳閘時(shí)，天氣晴朗，風(fēng)力屬微風(fēng)，負(fù)荷在正常范圍內(nèi)無(wú)頂跳現(xiàn)象。線路斷股處檢查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線斷股臨近處有多條裂紋。導(dǎo)線長(zhǎng)時(shí)間受不同應(yīng)力大小影響，裂紋深淺不一，隨著裂紋處截面積的減小，受應(yīng)力突變，裂紋的尖端發(fā)生斷股，符合微風(fēng)振動(dòng)現(xiàn)象。微風(fēng)振動(dòng)產(chǎn)生的原因，是架空線路上的導(dǎo)線在垂直方向風(fēng)力作用下，導(dǎo)線背風(fēng)面產(chǎn)生渦流，渦流的形成與消失，使導(dǎo)線產(chǎn)生振動(dòng)。

1 微風(fēng)振動(dòng)對(duì)高壓架空線路的危害

35kV I**線全線地處煤礦塌陷區(qū)范圍內(nèi)，2010年將線路改造移至于此地，桿型為混凝土桿。隨著煤炭資源的開(kāi)發(fā)，26#-27#桿仍處于塌陷區(qū)范圍內(nèi)，桿塔基礎(chǔ)隨著地基的沉陷而不穩(wěn)固，拉線也隨之受力不均，受微風(fēng)振動(dòng)影響，其振動(dòng)頻率與桿塔振動(dòng)的自然頻率一致，產(chǎn)生共振，致使線路短線、斷股。按照《電氣設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)》規(guī)定，單相故障接地時(shí)，允許供電線路運(yùn)行2小時(shí)。由于煤礦供電的特殊性，為防止接地點(diǎn)的電弧或者過(guò)電壓引起故障擴(kuò)大，發(fā)展成為多點(diǎn)接地故障，將對(duì)煤礦安全供電產(chǎn)生很大影響。線路長(zhǎng)時(shí)間受振動(dòng)影響，易造成金具、螺栓松動(dòng)，桿塔零部件損壞，加速絕緣子老化。橫擔(dān)長(zhǎng)時(shí)間受微風(fēng)振動(dòng)影響，導(dǎo)致固定螺栓松動(dòng)，橫擔(dān)材質(zhì)的磨損，致使發(fā)生折斷事故。防振錘型號(hào)、安裝的數(shù)量及安裝距離未按要求，直接影響線路所受張力，受微風(fēng)振動(dòng)影響，引起線路斷線、斷股。

2 影響微風(fēng)振動(dòng)的因素

影響微風(fēng)振動(dòng)的因素很多，特別是風(fēng)速，風(fēng)向，地形，線路材質(zhì)，導(dǎo)線懸掛高度、防振錘安裝等。

（1）風(fēng)速。風(fēng)速是風(fēng)的前進(jìn)速度。相鄰兩地間的氣壓差愈大，空氣流動(dòng)越快，風(fēng)速越大，風(fēng)的力量自然也就大。所以，當(dāng)風(fēng)速過(guò)大時(shí)，氣流和地面產(chǎn)生很強(qiáng)烈的摩擦，破壞了卡門(mén)漩渦現(xiàn)象，從而使導(dǎo)線產(chǎn)生不穩(wěn)定的振動(dòng)；當(dāng)風(fēng)速小于0.5m/s時(shí)，風(fēng)力過(guò)小，則不能使線路形成振動(dòng)。當(dāng)有風(fēng)速穩(wěn)定、均勻時(shí)，且范圍在0.5-5m/s之間時(shí)，線路最容易出現(xiàn)振動(dòng)。

（2）風(fēng)向：風(fēng)向是指風(fēng)的來(lái)向。當(dāng)風(fēng)向吹向?qū)Ь€夾角成45-90°之間時(shí)，導(dǎo)線易產(chǎn)生微風(fēng)振動(dòng)。當(dāng)風(fēng)向吹向?qū)Ь€夾角接近90°時(shí)，導(dǎo)線則易產(chǎn)生微風(fēng)振動(dòng)；當(dāng)夾角在30-45°之間時(shí)，導(dǎo)線振動(dòng)幾乎不穩(wěn)定，且不能持續(xù)；當(dāng)夾角小于20°時(shí)一般不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。

（3）地形：我單位35kV高壓線路大多處于西部山區(qū)，地面崎嶇，樹(shù)林較多，嚴(yán)重影響了風(fēng)速的均勻性和方向的恒定性，一般受大風(fēng)舞動(dòng)比較常見(jiàn)。而處地勢(shì)平坦地區(qū)的部分線路，由于地面的粗糙系數(shù)較小，對(duì)空氣的擾亂較差，風(fēng)速的均勻性和方向的恒定性很難被破壞，線路易受穩(wěn)定的振動(dòng)，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

（4）線路材質(zhì)：35kV I**線全線采用LGJ-95型，LGJ型架空線表面光滑，其直徑和截面比值較小，雖然受風(fēng)荷載減小，覆冰和舞動(dòng)現(xiàn)象減少，但增大了微風(fēng)振動(dòng)的幅值和持續(xù)時(shí)間。

（5）導(dǎo)線懸掛高度：在低空，受地面摩擦和建筑物、樹(shù)木等物體的影響，風(fēng)速受到阻力，風(fēng)速變小，對(duì)導(dǎo)線影響較小。相反，導(dǎo)線懸掛越高，受地面摩擦和建筑物、樹(shù)木等物體的影響越小，氣流變大，易致線路產(chǎn)生振動(dòng)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，同桿架設(shè)的多回路，上方導(dǎo)線比下方導(dǎo)線斷股的概率大，導(dǎo)線懸掛高度受風(fēng)速影響很大，所以在設(shè)計(jì)線路防振時(shí)應(yīng)考慮線路架設(shè)的高度。

（6）防振錘安裝：根據(jù)安裝設(shè)計(jì)要求，安裝時(shí)若螺栓頭向下，長(zhǎng)期受重力以及風(fēng)力影響和線路振動(dòng)等綜合作用，螺栓自轉(zhuǎn)容易松動(dòng)，松動(dòng)后，防振錘對(duì)于線路握力不夠，就會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生滑移，降低了電線的防振安全系數(shù)，使電線長(zhǎng)期在不規(guī)則大振幅的振動(dòng)中運(yùn)行，容易發(fā)生疲勞，出現(xiàn)斷絲、斷股甚至斷線事故。所以，線路防震錘安裝時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

3 微風(fēng)振動(dòng)的防治

（1）為減小風(fēng)速和地形摩擦影響，防振設(shè)計(jì)時(shí)要選擇引起振動(dòng)風(fēng)速的下限值0.5m/s，其上限值和導(dǎo)線的懸掛高度有關(guān)，當(dāng)懸掛點(diǎn)h<12m/s時(shí)，Vmax取4m/s， 當(dāng)懸掛點(diǎn)h>12m/s時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)公式Vmax=0.087h+3計(jì)算。

（2）據(jù)統(tǒng)計(jì)，不論架空線路是何材質(zhì)，檔距大小，加裝防振錘是消除導(dǎo)線振動(dòng)的最普遍現(xiàn)象，并且效果最好。根據(jù)公式計(jì)算可得，LGJ-95型導(dǎo)線防振錘安裝距離為1.07m。安裝時(shí)，螺絲上方的六邊形螺帽要固定在固定座的螺帽孔內(nèi)，確保不會(huì)松動(dòng)。由《煤礦電工手冊(cè)》礦井供電部分查閱，導(dǎo)線的型號(hào)、直徑及檔距可確定安裝防振錘個(gè)數(shù)。

（3）經(jīng)試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，利用阻尼線防振具有較好效果，特別是在高頻情況下比防振錘防振效果好。阻尼線的材質(zhì)一般和被保護(hù)導(dǎo)線一致。但全線采用阻尼線時(shí)，線材花費(fèi)較多，施工困難，所以阻尼線防振法目前使用不是很廣泛。

（4）防振措施除加裝防振錘和阻尼線外，還有加裝防護(hù)線條防振法，而防護(hù)線條只能增強(qiáng)導(dǎo)線在線夾出口出的剛性，起到抑制振動(dòng)彎曲，減少?gòu)澢鷳?yīng)力。當(dāng)單獨(dú)使用防護(hù)線條防振時(shí)，對(duì)導(dǎo)線的平均運(yùn)行應(yīng)力有限制。所以，在重要線路和振動(dòng)嚴(yán)重地區(qū)的線路，一般采用加裝防振錘和加裝防護(hù)線條兩種方法，提高線路抗振能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

在導(dǎo)線內(nèi)應(yīng)力和外界力共同作用下，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，致使導(dǎo)線斷絲、斷股，嚴(yán)重時(shí)將損壞導(dǎo)線金具及線桿。導(dǎo)線防振方法有加裝防振錘法、加裝阻尼線法、加裝護(hù)線條法，本文推薦使導(dǎo)線抗振效果最好的加裝防振錘法，確保線路設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]電氣設(shè)備及運(yùn)行維護(hù).

[2]煤礦電工手冊(cè)（礦井供電）.