微风振动的特点 导地线的微风振动与防振措施分析

　　【摘 要】电力线路导地线振动是由于风的激励而引起的一种自然现象。当导地线受到与线路方向垂直、稳定的又比较缓慢的微风作用时，在导线背风面上、下侧将形成气旋，这些气旋越过导线便产生一些轻微的垂直方向上的冲击，产生每秒几个到几十个周波，并在整个档距内形成一种幅值较小的静止波。当这些波的冲市频率与拉紧导线的某一固有振动频率相等时，便产生了谐振，此谐振称为导线振动。本文主要对导地线的微风振动及主要防治措施进行分析。
　　【关键词】导地线;微风振动;防振措施
　　
　　导地线在运行中，常年要受到风力的作用，这不但增加了导线的水平荷载，而且还将引起导线的振动。导线的振动按频率和振幅来分可分为微风振动和舞动；其中．导线的微风振动最为频繁，振动持续时间较长，常常会引起导线的疲劳断股，甚至断线，造成该回路的不对称运行，这对电力系统的稳定是很不利的，导线的舞动则较为少见。下面着重讨论微风振动及防振措施。
　　一、导线疲劳断股的机制
　　在悬垂线夹中的导线承受着各种静态力的作用，如线路张力产生的拉应力、悬垂线夹船体的曲率产生的弯曲应力、线夹压板紧固时传给导线的径向应力等。导线不是一种匀质的刚性材料，它是由许多线股按照螺旋形状拟绞起来的组合结构。在外力的作用下，导线内外层线股之间、钢芯与铝之间的应力分配是不均匀的。导线的相邻崖线股的扭绞方向相反，相互之间形成点状接触，在径向压力下线股表面将造成压痕或刻伤，这将使导线抗疲劳的极限性能降低，在抗应力的作用下铝股将产生塑性变形及蠕变伸长，这又会改变各层线股之间应力的分配。
　　当出现微风振动以后，导线线股在承受各种静态力的基础上，又叠加一个交变作用的动弯应力。振动还迫使线股之间产生“滑移摩擦”运动，使得线股之间发生磨损和发热，此“滑移摩擦”运动使得中间线股处于最不利的运行条件。另外，振动现象还使导线产生一个垂直的上下运动，在导线和悬垂线夹之间出现一种“敲击”现象，这会使导线外层铝股受到损伤。
　　二、导地线疲劳断股的常见位置
　　断股发生最多的位置是在悬垂线夹压板的端部，即集中在导线与线夹支托面刚开始分离的部位。当线路上采用质量较大的螺栓型耐张线夹时，线夹出口处有可能出现断股现象。对采用分裂导线的线路，断股份量还可能发展到间隔棒线夹处。断股情况还可能发生在防振锤(阻尼线)与导线固定点处，在安装多个防振锤的情况下，断股率发生最多的是最外端防振锤线夹处。在线路上采用过长、过重的压接管时，在管的端部也可能发生断股事故。总之，凡是在导地线上安装了任何金具部件的部位，都有可能发生断股现象。
　　三、微风振动的危害
　　1．导地线振动能引起导地线断股、落线事故 (1)导地线上为了防止微风振动而安装防振锤，如果安装不得当会适得其反。过多地装设防振锤，就像一个集中荷载加在导地线上，致使防振锤夹头处出现振动死点，造成断股；(2)在悬挂点使用护线条虽然可以加强线夹处导线的强度，但由于护线条本身不能消振，导线振动时，在线条和导线之间也会发生磨损断股，造成线夹出口处断股。
　　2．导地线振动能加速绝缘子老化 由于导地线的振动，必然引起绝缘子及其连接处一起振动，这种振动往往会造成金具零件松动、杆塔零件损坏，加速绝缘子的老化。
　　3．拉线杆塔 由于杆塔基础不稳固，拉线受力不均匀，造成导地线、杆塔本身和拉线系统组成一个弹性系统，当导地线发生振动时，其频率可能与杆塔振动的自然频率接近，容易形成共振。横担和吊拉杆在受力情况下的振动，不但会引起固定螺栓的松动，同样会加速这些材料的疲劳损伤，特别是当这些材料有内部缺陷时，更有可能造成因材料疲劳损伤发生折断事故。
　　四、影响振动的因素
　　1．风对导线振动的影响 导线的振动参数(频率、波长等)以及是否发生振动，在很大程度上决定于风速、风向和线路路杆。
　　(1)风速的影响:稳定的又比较缓慢的微风是造成导线振动的主要因素。随着风速的增大，在接近地面的大气层中，风和地面的摩擦出现气旋，气旋随着风速的增加而渗入到更高的气层中，破坏上层气层中气流的均匀性，也破坏了导线悬挂点的气流的均匀性，消除了引起导线振动的最基本因素，导线便停止了振动；(2)风向的影响:与线路方向垂直、稳定的又比较缓慢的微风作用使导线产生振动。当风向与导线轴线的夹角成45°—90°时，可以观察到稳定的振动；在45°—30°时振动的稳定性比较小；小于20°时，一般不会出现振动现象。发生振动时，因为导线振动很快，一般不易察觉，仔细观察会觉得从某些方向看导线好像是双线一样。遇到振动时，在杆塔下面有时可以听到有撞击的声音，这种声音是导线与金具相互碰撞产生的；(3)风速与地形的影响：线路路径通过平坦开阔的地带时，因该地形有助于气流的均匀流动，利于形成导线振动的条件。线路通过丘陵、斜坡或跨越不深的山谷盆地时，由于不会对风的均匀性产生大的影响所以不妨碍振动的发生。对于地形极为交错的地区，特别处有树木时，就会在不同程度上破坏气流的均匀性，振动不易出现。
　　2．振动与高度的关系 随着悬挂点高度的增加，将减弱自然屏蔽物对于风的不均匀性影响，扩大了产生振动的风速范围，增加了振动持续时间。
　　3．振动与档距的关系 导线长度的增加，必然使导线悬挂点增高，其振动的半波数目及相对的振动频率也增加。实际上在小于120 m的档距上，很少能够看到导线振动；档距超过120m时行间振动而引起破坏的危险性。在高悬挂点的大档距上导线的振动才特别强，此时振动不仅对导线有破坏危险，还会引起金具和杆塔身部的破坏。
　　五、导地线微风振动的主要防治措施
　　1．分裂导线上安装间隔棒 横向稳定的微风吹过导线后，在导线的背风侧产生一个风向上下交替的卡门漩涡，这种漩涡的尾流交替地脱离导线，使导线发生振动，这是微风振动的基本条件。改变导线形状，破坏卡门旋涡的建立是一种消除导线振动的好办法。但因工艺复杂制造困难，不易制成大截面导线，故无法在工程中采用。避免大截面导线的有效办法是采用分裂导线，在分裂导线上安装间隔棒后．就构成一种新的特殊的防振体系，子导线的分裂间距使子导线的直径增大，可以减轻或消除尾流对振动的影响。子导线之间的相互干扰和相互阻尼作用，能够破坏和抑制分裂导线的稳定振动。次档距的效应使振幅最高点分散到间隔棒的各悬挂点，而不像单导线，振动的危害总是集中在悬垂线夹的出口处，这样相当于延长了导线的疲劳寿命。
　　2．安装护线条 护线条是用与导线相同材料制成的。形状是中间粗两头细，在挂点使用专用的扩线条，当导线发生振动时，护线条不仅可以保护导线，而且能减少导线的振动。
　　3．改进悬垂线夹 改进悬垂线夹，要求其转动灵活，线夹出口处的边缘要宽，改善线夹出口倾角曲率及固定位置，减轻对导线的集中挤压、弯曲和磨损。
　　参考文献
　　[1]宫云鹏.影响导地线的振动因素及防振措施[J].内蒙古科技与经济,2008年第05
　　[2]张兴旺.架空线路的振动分析及防振措施综述[J].南昌工程学院学报,1994年第01期