高壓輸電線路防震分析和措施

何禹

摘要：高壓輸電線路在使用的過程中會受到一定的外力影響產生震動，嚴重的會造成導線斷股問題，影響輸電線路的正常供電。本文首先對高壓輸電線路的導線振動問題進行分析，然后再提出幾點有效的防震措施，希望通過本文的分析能夠進一步提高輸電線路的防震效果。

關鍵詞：微風震動; 導線斷股; 線路運行安全; 防震措施;

1 影響高壓電力電路的微風震動

輸電線路在風力的影響下是會產生震動的，高壓輸電線路的導線在受到微風的作用時，就會在導線的背后形成一定頻率的上下變化的氣流的漩渦，這就會導致導線受到一定程度的上下交替變化的脈沖力的作用。當氣流漩渦交替變化的頻率和導向本身自帶的振動頻率相一致時，就會導致導線在垂直的平面內產生一定的共振效果，從而引起導線的振動。

輸電線路的導線在1～3級的風力影響下就會產生周期性的運動，稱之為微風震動。微風震動的特點是振幅比較小，一般情況下都不會超過10mm，但是微風震動的振動頻率比較高，可以達到3～120Hz，振動的形式一般為正弦拍頻波。微風震動雖然振幅小，但是持續的時間卻比較長，有時能夠達到幾天的時間。導線振動時的波形一般都是駐波，就是說波節是沒有變化的，但是波腹上下會交替的進行變化，導線在一年中的振動時間是比較長的，通常可以達到全年時間的30%～50%。導線無論以怎樣的頻率進行波動，導線線夾的出口處都會形成一個波節點，這時導線振動就會使得導線的波節點反彎折，使得導線材料疲勞，最后造成導線斷股的結果，不僅會對路線造成損害，對桿塔以及金具也會造成損害，影響其正常使用效果。微風震動的產生灰極大的限制電路導線，并提高導線的預應力值，導致電力路線發生斷股問題，嚴重影響電力系統的安全運行。

2 高壓電力線路的防震措施

2.1 采取有效措施防止和減弱電線路線的振動

（1） 需要從根本上對引起導線振動的條件進行消除，例如在安裝輸電線路時，盡量避免在易振區進行安裝，將導線的年平均應力降低到不容易產生正度的水平，但是這種方法在實際運用時操作比較麻煩，不容易實現，所以這種方法不常用。 （2） 可以利用線路設備自身對導線存在的阻尼作用來減小導線的振動，在這個過程中可以使用偏心導線或者是防振線夾。采取在導線上安裝防震裝置的辦法也可以實現對導線振動力量減弱的目的，降低導線振動對輸電線路的危害。現階段我國比較常見的導線防振措施是安裝防震錘和使用阻尼線。

2.2 有效提高設備的防振功能

導線振動之所以會對高壓輸電線路造成危害，主要是因為導線振動會使導向的線夾位置的導線發生斷股現象，因此提高導線的耐振性能是十分有必要的。可以采取以下有效措施來進行：首先可以在線夾處的導線位置安裝護線條或者是打背線，提高出口附近導線的剛性和韌性，減少導線所承受的彎曲應力和擠壓力，以防導線受到損害，一定程度上提高了導線的阻尼作用。其次可以對線夾的耐振性能進行優化，提高線夾轉動的靈活性，使線夾能夠隨著導線的振動而隨意轉動，從而有效降低導線在線夾出口位置所受到的彎曲應力。最后在經濟條件和技術都允許的前提下可以盡量降低導線的靜態應力，結合多種防振措施共同使用，例如對于一般的導線可以安裝防振錘來達到預防振動的效果，有的輸電線路的防震錘則需要同時安裝防護線條來達到防振效果。對于向500kV線路的較為重要的跨越檔距，則可以根據具體情況設計一套專業的合適的防振措施。

2.3 合理使用防震錘

高壓電力路線受微風震動的影響比較大，在實際運用的過程中，可以有效防止微風震動的構件就是防震錘。防震錘主要是安裝在導線上的，能夠防止微風震動的一種構件。防震錘的構成原理主要是在一段較短的鋼絞線的兩端安裝一個重錘，在安裝的時候可以掛在導線上的夾板上，這時如果導線發生振動，防震錘的鋼絞線的兩端也會發生振動，因為導線兩邊的防震錘具有很大的慣性所以無法與夾板進行同步運動，這樣就可以防止防振錘的鋼絞線出現上下彎曲的問題。防震錘具有阻尼的作用，進一步降低了導線的振動幅度，同時鋼絞線發生變形能夠有效消耗掉導線傳來的振動力量，有效預防導線振動帶來的危害。在這個過程中導線的振動幅度越大，防震錘鋼絞線的上下彎曲的撓度就會越大，此時消耗的能量也在不斷增多，反之導線振動振幅減少，防震錘多消耗的能量也會隨之減少，最后就可以在能量平衡的前提下達到降低導線振動幅度的作用。

在選擇防震錘的時候需要對當地的風速、風能以及氣候等各方面進行分析，對導線的阻尼性能曲線進行測試，同時還需要掌握好各個線路之間的振動水平和應變的關系，通過對這些條件的把握，從而選擇合適的防震錘。防震錘的固有的頻率應該是與導線可能發生的振動頻率的范圍相一致的。防震錘的重量也要適當，如果太輕會影響防震效果，太重就會造成防震錘安裝位置形成新的波節點，最后防震錘的型號應該與導線的型號相匹配。主要的防震錘類型有司托克防震錘、4R防震錘以及4D型防震錘。

在安裝防震錘的時候需要對防震錘的數量進行正確選擇，如果防震錘數量過多，就會導致導線的振動發生改變，使導線危險彎曲的應變位置發生改變，極易造成防震錘線夾位置的導線疲勞發生斷股問題。對于我國的高壓電線路線而言，防震錘安裝的數量最少是在每個檔距地的每個端口都安裝一個防震錘，如果導線的檔距在300m以下，直徑大于22mm，或者導線檔距在200m以下，導線的直徑小于22mm時，都可以考慮使用半檔減震的辦法。

要想正確發揮防震錘的防震作用，就需要對防震錘的安裝過程進行控制。防震錘最好是安裝在導線振動的的波動的腹部位置，這樣才能達到最好的防震效果。在確定防震錘的安裝位置時，需要對高壓輸電線路地區的導線的運動頻率范圍和對導線危險作用的頻率范圍進行明確。根據對線路運行資料的分析，我們了解到導線的振動頻率一般為3～80Hz之間，如果導線的阻尼作用增加，其導線的振動頻率也會不斷增加。在低頻的情況下，導線的阻尼作用會大大降低，防震錘的頻率特性也不能很好的發揮出來，只有對導線的振動頻率進行了解之后，才能正確的安裝防震錘，從而實現防震錘的最佳防震效果。

2.4 合理安裝阻尼線

輸電線路導線而言，阻尼線是一種消振性能比較好的防振設備，主要采用的是一段具有較好撓性的鋼絲繩或者是與導線的型號相同的絞線。將鋼絲繩或者絞線在導線下方平行的鋪設開來，同時在適合的位置用夾子固定住，沿著導線的方向在線夾的兩邊構成逐漸遞減型的垂直的花邊波浪線，通過這樣的方式來減輕導線的振動問題，從而達到預防導線斷股的現象。

3 總結

綜上所述，高壓輸電線路在使用的過程中，受外界因素的影響，其線路導線會發生振動現象，會使導線材料疲勞最后造成導線斷股的問題，不僅影響導線的正常使用功能，同時還會嚴重影響輸電線路的供電效果。本文首先對高壓輸電線路振動的原因進行分析，然后針對線路振動問題提出幾點有效的解決措施，即提高輸電線路設備的防震效果，安裝防震錘和阻尼線等措施，通過這些有效措施的運用可以很好的提高輸電線路的防震效果，保障輸電線路的正常使用功能。

參考文獻

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