微風振動對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際情況，以微風振動對高壓架空線路的危害性、引起微風振動的因素及微風振動的防治措施來進行闡述。

【關(guān)鍵字】微風振動；架空導線；危害及防治

中圖分類號： TM75 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）20-0211-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.094

我公司主要是對礦井供電，供電電源西至河南三門峽東至河南鄭州地區(qū)，供電面積較大，線路跨度長，供電線路所處環(huán)境比較復雜。西部地區(qū)供電線路多處于山區(qū)風口處，受大風舞動現(xiàn)象比較常見，但在地勢平坦地區(qū)受微風振動影響也比較廣泛。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**煤礦井下部分負荷停電。經(jīng)事故分析：35kV I**線路事故跳閘時，天氣晴朗，風力屬微風，負荷在正常范圍內(nèi)無頂跳現(xiàn)象。線路斷股處檢查發(fā)現(xiàn)，導線斷股臨近處有多條裂紋。導線長時間受不同應力大小影響，裂紋深淺不一，隨著裂紋處截面積的減小，受應力突變，裂紋的尖端發(fā)生斷股，符合微風振動現(xiàn)象。微風振動產(chǎn)生的原因，是架空線路上的導線在垂直方向風力作用下，導線背風面產(chǎn)生渦流，渦流的形成與消失，使導線產(chǎn)生振動。

1 微風振動對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，受微風振動影響，其振動頻率與桿塔振動的自然頻率一致，產(chǎn)生共振，致使線路短線、斷股。按照《電氣設(shè)備及運行維護》規(guī)定，單相故障接地時，允許供電線路運行2小時。由于煤礦供電的特殊性，為防止接地點的電弧或者過電壓引起故障擴大，發(fā)展成為多點接地故障，將對煤礦安全供電產(chǎn)生很大影響。線路長時間受振動影響，易造成金具、螺栓松動，桿塔零部件損壞，加速絕緣子老化。橫擔長時間受微風振動影響，導致固定螺栓松動，橫擔材質(zhì)的磨損，致使發(fā)生折斷事故。防振錘型號、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，受微風振動影響，引起線路斷線、斷股。

2 影響微風振動的因素

影響微風振動的因素很多，特別是風速，風向，地形，線路材質(zhì)，導線懸掛高度、防振錘安裝等。

（1）風速。風速是風的前進速度。相鄰兩地間的氣壓差愈大，空氣流動越快，風速越大，風的力量自然也就大。所以，當風速過大時，氣流和地面產(chǎn)生很強烈的摩擦，破壞了卡門漩渦現(xiàn)象，從而使導線產(chǎn)生不穩(wěn)定的振動；當風速小于0.5m/s時，風力過小，則不能使線路形成振動。當有風速穩(wěn)定、均勻時，且范圍在0.5-5m/s之間時，線路最容易出現(xiàn)振動。

（2）風向：風向是指風的來向。當風向吹向?qū)Ь€夾角成45-90°之間時，導線易產(chǎn)生微風振動。當風向吹向?qū)Ь€夾角接近90°時，導線則易產(chǎn)生微風振動；當夾角在30-45°之間時，導線振動幾乎不穩(wěn)定，且不能持續(xù)；當夾角小于20°時一般不會出現(xiàn)振動現(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，樹林較多，嚴重影響了風速的均勻性和方向的恒定性，一般受大風舞動比較常見。而處地勢平坦地區(qū)的部分線路，由于地面的粗糙系數(shù)較小，對空氣的擾亂較差，風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，且持續(xù)時間較長。

（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，雖然受風荷載減小，覆冰和舞動現(xiàn)象減少，但增大了微風振動的幅值和持續(xù)時間。

（5）導線懸掛高度：在低空，受地面摩擦和建筑物、樹木等物體的影響，風速受到阻力，風速變小，對導線影響較小。相反，導線懸掛越高，受地面摩擦和建筑物、樹木等物體的影響越小，氣流變大，易致線路產(chǎn)生振動。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，同桿架設(shè)的多回路，上方導線比下方導線斷股的概率大，導線懸掛高度受風速影響很大，所以在設(shè)計線路防振時應考慮線路架設(shè)的高度。

（6）防振錘安裝：根據(jù)安裝設(shè)計要求，安裝時若螺栓頭向下，長期受重力以及風力影響和線路振動等綜合作用，螺栓自轉(zhuǎn)容易松動，松動后，防振錘對于線路握力不夠，就會在運行過程中發(fā)生滑移，降低了電線的防振安全系數(shù)，使電線長期在不規(guī)則大振幅的振動中運行，容易發(fā)生疲勞，出現(xiàn)斷絲、斷股甚至斷線事故。所以，線路防震錘安裝時要嚴格按照設(shè)計要求進行。

3 微風振動的防治

（1）為減小風速和地形摩擦影響，防振設(shè)計時要選擇引起振動風速的下限值0.5m/s，其上限值和導線的懸掛高度有關(guān)，當懸掛點h<12m/s時，Vmax取4m/s， 當懸掛點h>12m/s時，可按經(jīng)驗公式Vmax=0.087h+3計算。

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

（3）經(jīng)試驗和運行經(jīng)驗證明，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)一般和被保護導線一致。但全線采用阻尼線時，線材花費較多，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，還有加裝防護線條防振法，而防護線條只能增強導線在線夾出口出的剛性，起到抑制振動彎曲，減少彎曲應力。當單獨使用防護線條防振時，對導線的平均運行應力有限制。所以，在重要線路和振動嚴重地區(qū)的線路，一般采用加裝防振錘和加裝防護線條兩種方法，提高線路抗振能力。

4 結(jié)束語

在導線內(nèi)應力和外界力共同作用下，經(jīng)長時間運行，致使導線斷絲、斷股，嚴重時將損壞導線金具及線桿。導線防振方法有加裝防振錘法、加裝阻尼線法、加裝護線條法，本文推薦使導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)定運行。

【參考文獻】

[1]電氣設(shè)備及運行維護.

[2]煤礦電工手冊（礦井供電）.