论导、地线振动对输电线路的危害与防控

论导、地线振动对输电线路的危害与防控

牛晓明1马伟2

1.国网陕西省电力公司检修公司渭南运维分部陕西省渭南市7140002.国网陕西省电力公司渭南供电公司陕西省渭南市714000

摘要：在电力线路输电过程中，由于受到外界风力影响，常常会出现导、地线振动的现象，这是一种比较常见的自然现象，但是对输电线路会造成很大程度上的危害，比如引起导地线断股、落线事故，加速绝缘子老化，拉线杆塔等，从而影响供电的稳定性，不利于社会生产和人民的实际生活。对此，必须要深入分析其中的原因，掌握影响因素，实施有效的防控措施，比如可以在分裂导线上安装间隔棒，安装护线条，改进悬垂线夹，从而减少微风振动可能造成的损害。本文主要针对导、地线振动对输电线路的危害与防控措施进行了论述，希望对相关人员提供有价值的参考。

关键词：导、地线；微风振动；输电线路；危害；影响因素；防控措施

引言

自从开始大规模建设架空输电线路以来，人们发现架空线在风、冰等因素作用下具有不同特征的运动现象——各种类型的振动。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。针对导、地线振动对输电线路的巨大危害，电力相关人员必须要提高思想重视程度，对此进行深入的分析，找到原因，及时实施科学有效的防控措施，保障我国电力事业健康稳定发展。

1导、地线微风振动对输电线路的危害

微风振动是一种发生在架空导线、地线及光缆（OPGW或ADSS等）的涡流回流现象。导、地线微风振动会对输电线路造成很大的危害，具体表现在以下几个方面：

1.1引起导地线断股、落线事故

（1）为了防止微风振动。导地线上安装防振锤。但若是过多地装设防振锤，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，在导线振动时，线条和导线之间也会发生磨损，造成线夹出口处断股，从而危害输电线路的运行[1]。

1.2加速绝缘子老化

当导地线振动的过程中，必然引起绝缘子及其连接处一起振动，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。

1.3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。

2导、地线振动的主要影响因素分析

2.1风速和风向

风作用于电线上，输入一定的风能，使其发生振动。风速较小时，输入的能量不足以克服架空线系统的阻力，因此引起架空线振动的风速有一下限值，一般取0.5m/s。当风速较大时，其不均匀性增加到一定程度时，由于卡门漩涡的稳定性受到破坏，致使架空线的振动减弱甚至停止，因此架空线振动风速有一上限值，一般4～6m/s。此外，风能否振动还与风向有关，观察到风向与电线的轴线夹角在45～90°时容易发生振动；当在30°～45°时，振动的稳定性很小，在30°以下时，一般不发生振动[2]。

2.2地形地物

当地的地形及地面建筑物，也会对导地线振动产生影响。当线路通过开阔的平原地区时，其地面的粗糙度较小，对空气的扰乱作用小，气流的均匀性和方向性不容易受到破坏，所以容易使架空线持续稳定的振动。若地形起伏错综崎岖，或有高低建筑，树林等，地面粗糙度加大，破坏了气流的均匀性和方向的稳定性，因而架空线不易振动，而且振动强度降低。

2.3架空线结构和材料

（1）架空线截面形状和表面状况的影响。当架空线是一个圆形截面的柱体时，气流在其背面形成上下交替的卡门漩涡，引起振动。（2）架空线股丝、股数和直径的影响。架空线的股数多和层数多的，有较高的自阻尼作用，能消耗更多的能量，使之不易或降低振动强度，因此选用多股多层的架空线。另一方面，在同样截面下，股数越多，股线直径必然越小，对于同一容许振动应力值，小股线直径可以容许较大的弯曲幅值[3]。（3）架空线材料的影响。通常，架空线材料的疲劳极限并不按其破坏强度的增大成比例的增大，二者的比例反而随破坏强度的提高而下降，如高强度钢丝约为其破坏强度的28%，而特高强度钢丝降到24%。

2.4挡距长度和悬挂高度

风输给架空线的能量与挡距成正比，即挡距越大，风能输入能量越大。同时挡距增大，半波数凑成整数的几率也增加。此外，挡距长度增大，架空线悬挂高度也随之增高，振动风速范围上限也相应提高。由于这些原因，架空线振动几率、频率及持续时间都因挡距增大而增大。

2.5悬挂体系

在挡距端部，架空线通过绝缘子串与杆塔横担相连，这些部件的阻尼对架空线振动的强度有很大影响。架空线振动时，绝缘子各个元件间产生相对位移和摩擦，横担产生变形，消耗掉了一部分能量，减轻了振动的危害。实践表明，酒杯塔的边横担和中横担相比，前者的架空线振动强度小，断股数少。

2.6架空线张力

如果架空输电线路的张力越大，频率也就越高，单位时间振动次数增多了，如果以耐振次数衡量架空线疲劳极限，则其疲劳寿命就会缩短，造成线路的损坏。

3导、地线振动的防控措施

3.1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[4]。

3.2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。

3.3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[5]。

结语

总之，通过上述分析，导、地线的微风振动是输电线路振动最普遍的形式，同时也是造成输电线路损伤的主要原因，期望广大电力工作者对此引起足够的重视。在实际工作过程中，一定要透彻掌握架空输电线路微风振动的主要影响因素以及防控措施，针对这一问题进行及时的解决，从而确保我国电力事业的稳定运行。

参考文献：

[1]潘龙斌，陈汝英.架空输电线路导、地线微风振动成因和防控措施探讨[J].广西电力，2013（04）：75-78.

[2]王立.微气象条件下输电线路导、地线微风振动的成因判断及对策研究[J].中国电业（技术版），2014（06）：1-3.

[3]杨柳青，段杰.浅谈110kV输电线路导地线防振[J].通讯世界，2017（05）：120.

[4]颜卓可.220kV输电线路架空地线断股原因分析与对策[J].中国高新技术企业，2014（07）：53.

[5]叶宝文，曹洪强.架空线路导线振动产生的原因及防治方法[J].电子世界，2013（07）：111.