架空電力線路導線斷股原因分析及預防對策研究

詹楊凱

云南送變電工程有限公司 云南 昆明 650200

1 引言

架空電力線路在經過長時間的運行之后容易在導線懸垂線夾、耐張線夾、瓷瓶綁扎點等掛線的位置以及支撐點等位置出現磨損或者是斷股的問題,而由于架空電力線路的架設高度較高,通常針對上述問題也無法通過肉眼巡視檢查的方式來發現。但是此種故障如果沒有及時進行消除,則容易造成更為嚴重的故障,表現出大面積斷股或者是斷線等問題,嚴重時會引發倒桿以及倒塔等問題,會對電力系統的正常和安全運行造成嚴重危害。為此,文章就針對此斷股的原因以及預防對策進行研究。

2 導線斷股斷線故障現象原因分析

2.1 事故情況 以某架空電力線路為例,在某一個時刻發現其中的10k V線路中的某1＃桿段中的B相導線中與1＃桿比較接近的第3個防振錘固定線夾位置出現了的斷裂的問題。而且對斷裂的位置進行檢查可知,其中有6根鋁股發生了斷裂且斷面比較整齊,而其中的一根鋼芯則從與導線斷點0.4 m 的位置發生了斷裂,且導致防振錘一邊的錘頭掉落,斷點與耐張線夾的距離為1.2 m。

2.2 事故分析 在出現了上述事故之后,對現場上述桿段的檔距和高差等進行了測試,并且對防震錘的安裝距離也進行了計算,分析得知,導致此事故出現的主要原因主要有以下幾點。

2.2.1 微風振動 由于此事故發生在第一個防震錘的固定線夾的位置,而且其中的一根鋼芯的斷面呈現出錘形的特點,其他的6根鋁股的斷面則比較整齊,因此可以推斷此導線并不是一次性杯拉斷的。也就是說,在此導線受到長期的微風振動的因素下,由于在此斷裂的位置經過不斷的扭折之后,導致上述鋁股出現了疲勞損傷的問題,而且在6根鋁股被折斷之后,也導致鋼芯無法承受導線的重量而出現了瞬間被拉斷的問題。

2.2.2 防振錘安裝不規范 在經過現場測量之后發現上述1＃和2＃桿段之間的導線防振錘的安裝距離不符合規范要求,實際測量為0.4 m,而要求則為0.61 m。也正是由于此問題,導致此安裝位置正好處于導線振動波的波節點范圍之內,黨導線振動的能量傳遞過來時,就會增加此位置的彎曲應力和擠壓應力,因此就會使得在長期受到上述應力的作用下而導致導線出現彎曲疲勞磨損以及斷股或斷線等問題。

2.2.3 桿段檔距、高差較大 由于上述1＃和2＃桿段之間具有較大的桿距,為此就需要提高導線掛線點,但是這也導致吹向導線的風會受到較小的地面摩擦的影響,這就會增加導線的振動頻率。這主要是由于導線的振動能量是與半波長呈正比例關系的,如果半波長的數值固定,如果出現檔距增加的情況,就會導致半波數的增加,這也會增加導線接收到的振動能量,因而容易造成導線斷股斷線的問題發生。

3 導線的振動原理

架空電力線路導線在運行中不可避免會受到微風的影響,而如果風速超過0.5 m/s,就會在導線背風面形成一個氣流旋渦,此氣流旋渦會按照一定的頻率上下交替變化,因此就會給導線造成一個交變的脈沖。如果上述氣流的交變頻率與導線的固有自振頻率相同時就會導致共振的產生。如果上述振動問題的持續時間超過了全年時間的30～50%,無論是以何種頻率進行振動,都容易導致線夾出口的位置以及瓷瓶綁扎的位置由于反復拗折而導致導線材料疲勞磨損以及斷股或斷線問題的發生。

4 影響導線振動的因素

首先是風的因素。均勻穩定的風會導致導線振動問題的發生,而導線的懸掛高度、檔距、風速、風向和地貌等因素都會對風速的均勻性造成影響。如果風速超過0.5～0.8 m/s就會增加風與地面的摩擦,導致地面上一定高度范圍內的風速均勻性被破壞。而由于氣流旋渦對導線會造成一定的沖擊,此沖擊產生的能量就會轉換為導線振動的產生和維持所需要的能量。而且在風速有規則和小幅度的變化中表現出一定的均勻性,就會導致導線在相對穩定的振動頻率下持續振動。

其次就是架空導線檔距的影響。這主要表現出在線路檔距增加時會增加導線的半波數,而且如果風給導線半波長的能量一定,則會表現出風給大檔距的總能量就比給小檔距的大,這就會增加導線振動的劇烈程度。

最后就是應力因素的影響。這主要表現在導線受到較大的靜態應力時會增加振動頻帶的寬度并容易導致振動的問題。或者在導線受到長時間的振動脈動力的作用,也會由于在導線的靜態應力上疊加了動態應力而使得在靜態應力較大時,導致較大的動態應力會對線路造成更大的危害。且在靜態以你管理增加時還會降低導線對振動的阻尼作用,因此也會使得導線材料疲勞并導致振動劇烈程度的增加。

5 導線的防振措施

5.1 減弱導線振動能量的措施 一是從線路設計方面,不僅要盡量不要在開闊地帶進行線路的設置,而且要盡量避免出現大跨越和大檔距的設計現象,而且還要在保證對地安全距離的同時,對導線弧垂進行適當調整來降低導線的運行張力。二是對線路設備本身進行利用來發揮其對導線的阻尼作用,或者是盡量選擇具有較高疲勞強度極限的導線等。三是通過防振裝置在導線上的安裝來對導線振動能量的吸收或減弱,或者是通過防振錘和阻尼線的應用來起到消振的作用。在防振錘安裝中需要保證其距離負荷設計要求,保證其消振作用的發揮。

5.2 提高導線設備耐振性能的措施 將護線條、打背線或預絞絲線夾等安裝在導線線夾的固定位置來提高此位置導線的剛性,同時也對導線的彎曲應力、擠壓應力以及磨損等進行減小,并且有效發揮對導線振動的阻尼作用。此外,還可以通過具有轉動靈活性能的線夾的應用來對線夾的耐振性能進行改善。通過上述改進之后就可以保證線夾隨著導線的上下振動來靈活轉動,實現導線在線夾出口位置彎曲應力的減少。

6 結語

架空電力線路在室外長時間運行時,容易受到風力等自然因素的影響而導致出現振動問題,而在長時間的振動、加之檔距設計、防振錘設計和安裝中出現偏差,則會加劇導線的振動問題,導致出現導線的磨損以及斷股、斷線等問題的發生。這就需要從設計、施工以及運行維護中做好對導線振動問題的預防,實現架空電力線路運行可靠性和安全性的提升。