浅谈架空电力线路导线的振动与防振

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　　摘要：笔者结合多年现场工作经验，对架空电力线路的振动进行了分析，并总结了相关的防振措施，仅供同行业人员参考。
　　关键词：导线 微风振动 次档距振动 舞动 防振
　　
　　前言：架空电力线路的导线、避雷线由于风力等因素的作用而引起周期性振荡，称为导线的振动。导线振动有多种类型，如由于微风的作用产生的微风振动；分裂导线上产生的次档距振动；在风力和覆冰条件下产生的舞动；在短路电流作用下产生的振动；在电压和雨的作用下产生的电晕振动等。
　　导线的振动对不仅对于导线有破坏的危险，同时能引起金具甚至塔身的破坏，严重这甚至会造成大面积停电事故，因此必须采取有效措施进行防范。下面，文章即对导线的微风振动、次档距振动和导线舞动进行分析。
　　
　　1.导线的微风振动
　　1.1 微风振动的产生和危害
　　在线路的档距中，导线和避雷线，受到与线路方向垂直的、稳定的又比较缓慢的微风作用时，产生每秒有几个到几十个周波，并且在整个档距中形成一些幅值较小的一般不超过几个厘米的静止波，称微风振动。
　　导线振动的可能性和振动过程的性质（频率、波长、振幅），取决于很多因素：即导线的材料和直径；线路的档距和导线张力；导线距地面的高度；风的速度和方向以及线路经过地区的性质等。风速在0.5～0.8 m/s 时，导线便产生振动。当风速增大时，在接近地面的大气层里，由于地面摩擦的结果，便出现气旋。气旋随着风速的增加而包围所有更高的气层，并破坏了上层气流的均匀性。也即破坏了导线悬挂处气流的均匀性，使导线停止振动。当风向与导线轴线的夹角在90°～45°时，便可观察到稳定性的振动；在45°～30°时，振动便具有较小的稳定性；而小于20°时，一般不出现振动。
　　导线的振动除和风速、风向及路径有关外，还与导线的悬挂高度、线路档距和导线平均运行应力等有关。随着导线悬点高度的增加，将减弱自然遮蔽物对于风的影响，扩大了产生振动的风速范围，增加了振动时间。当档距增大时，导线长度增加，导线悬点也必须增高，振动的半波数目增加，其相对的振动频率数也增加。
　　1.2 防振的措施
　　防振的方法有两种类型：一种是用护线条或特殊线夹专为防止振动所引起的导线损坏；另一种是采用防振锤、防振线（阻尼线）来吸收振动的能量以消除振动。
　　（1）护线条
　　在导线悬挂点使用专用的护线条，其目的是加强导线的机械强度。护线条是用与导线相同的材料制成，在悬垂线夹处用这种护线条将导线缠起来，这样，当导线发生振动时，就可防止导线在悬垂线夹出口处发生剧烈的波折，也即增加了导线的强度。运行经验证实，采用护线条，不仅能很好的保护导线，而且能减少导线的振动。
　　（2）防振锤
　　防振锤是由两个形状如杯子的生铁块组成。两个生铁块分别固定在一根钢绞线的两端，而钢绞线的中部用线夹固定在导线上。线夹随导线一同上、下振动，由于重锤的惰性，使钢绞线两端不断上下弯曲，使钢绞线股间及分子间都产生摩擦，从而消耗振动能量。钢绞线弯曲得越激烈， 所消耗的能量也愈大，使风传给导线的振动能量被消耗得不能产生大幅度的振动，而且风传给导线的能量也随振幅下降而下降。防振锤消耗的能量也随振幅下降而下降，最终在能量平衡条件下，以很低的振幅振动。
　　（3）阻尼线
　　根据国内外运行试验证明，阻尼线有较好的防振效果，它在高频率的情况下，比防振锤有更好的防振性能。阻尼线取材容易，最好采用与导线同型号的导线作阻尼线（避雷线也可采用与其型号相同的材料）。
　　
　　2.次档距振动
　　所谓次档距就是分裂导线间隔棒之间的距离。上述的微风振动，在分裂导线的各子导线上也会产生,但是由于各子导线间都装有间隔棒，振动的各个导线互相牵制，对子导线的微风振动有一定程度的抑制作用。因此分裂导线一般不采取其它防振措施。
　　当分裂导线作水平排列的子导线处于迎风侧，子导线受所形成的旋涡气流的空气动力作用时，分裂导线的子导线就会产生振动，称次档距振动。这种振动主要在水平方向上，并沿椭圆轨迹运动。产生次档距振动的风速为4～18 m/s ，振动频率为0.7～2 Hz ，次档距振动，与子导线间距s对其子导线的直径d比值有关，还与次档距的长度有关。
　　次档距振动的后果，使间隔棒和线夹反复受到拉力和压力，造成间隔棒松动、磨损、导线损伤和线夹松动。防次档距振动的措施主要有：
　　（1） 选择适当的子导线的间距s；
　　（2） 将子导线悬挂在不同的对地高度上，如垂直悬挂，次档距振动很少发生；
　　（3） 安装阻尼间隔棒吸收振动能量，缩小间隔棒的距离。
　　
　　3.导线的舞动
　　架空线路发生导线舞动，几乎全发生在导线上有覆冰情况时。导线覆冰后，在迎风面形成了表面光滑、形状不对称、机翼形的断面。当风垂直吹向导线时，导线上部通过的气流速度增大，而压力减小；而在导线下面通过气流速度减小，压力增大，因此导线受到一个向上的升力，同时也受到一个水平的曳力。由于上升力的作用，使导线有向上移动的趋势，与导线重力的交替作用，产生了垂直振动。又由于导线偏心覆冰，导线受偏心荷载的作用而发生转动，这种转动受风的影响时正时负而使导线产生了扭摆振动。
　　导线舞动时，导线拉力变化很大，除间隔棒损坏外，绝缘子串也受到剧烈的抖动，从而使金具、绝缘子受到损坏。导线相互碰撞，造成磨损和电弧烧伤甚至断线。因此，导线的舞动常出现大面积的停电事故，其恢复工作也很艰巨。如何防止导线的舞动，使舞动损失降到最小程度，是电力工作者一项重要的任务。
　　导线上覆冰是产生舞动的一个主要条件，因此防止导线覆冰是一项防止舞动的有效措施。此外，在各相导线之间，装设由合成绝缘材料或玻璃丝绝缘材料制成的质量轻、机械强度高的绝缘间隔棒，可以抑制舞动时的相间短路。在线路原有档距中间增加杆塔，以缩小档距，降低弧垂，从而减少舞动的产生。还可采用自阻尼导线、在导线上安装特制的吸收舞动能量的机械阻尼装置和制止导线扭动的摆锤等方法，也可以抑制导线的舞动。

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