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1、750kV烏吐哈輸電線路微風振動分析西北電力設計院新疆電力設計院2009年3月6一、沿線微風振動情況輸電線路斷線事故是電力生產(chǎn)中一類惡性事故，架空線斷股將會直接引發(fā)斷線事故。目前，新疆主電網(wǎng)內多條輸電線路都發(fā)現(xiàn)了架空線斷股現(xiàn)象，尤其220kV樓哈線投運以來，其架空地線就發(fā)生斷股近300余處。220kV樓哈線途徑新疆著名的“百里風區(qū)”(全年八級以上大風天氣近120天)，運行工況十分惡劣，平均距312國道達30余公里，交通極為不便。雖然220kV樓哈線在部分地段設計上已采用了防振錘，但事實表明這種方式并沒有完全防止微風振動的危害，而劇
2、烈的微風振動卻導致了800余只地線防振錘損壞失效。大面積地線斷股已成為影響樓哈線安全運行的重大隱患。為消除這種隱患，已于2007年10月大面積更換了地線。架空線斷股不僅影響其導流性能，更重要的是大大降低了它的抗拉強度，直接威脅輸電線路的安全運行。據(jù)統(tǒng)計大多數(shù)斷股為架空線微風振動造成的疲勞破壞，常常發(fā)生在懸垂線夾、防振錘夾板內等處，更有些在架空線內層，線路巡視人員不易發(fā)現(xiàn)，其隱蔽性和危害性很強，常造成巨大的經(jīng)濟損失和難以預料的事故。因此，有必要對750kV烏吐哈沿線的微風振動進行分析，劃分出易發(fā)生微風振動的區(qū)段，提出切實可行的抑制微
3、風振動方案。二、影響微風振動的主要因素影響微風振動的主要因素一般有以下幾個方面。1、風速和風向風是架空線振動的基本因素。根據(jù)雷諾數(shù)范圍，風速太小或過大都不產(chǎn)生“卡門渦列”。一般產(chǎn)生微風振動的風速范圍在0.5～10m/s之間。如220kV樓哈線中在“百里風區(qū)”的300基桿塔發(fā)生斷股40余處，而兩側的500基桿塔發(fā)生了260余處，發(fā)生幾率在4倍左右。同時架空線振動與否，與風向也有很大關系。當風向與架空線夾角為45°-90°時，易于發(fā)生振動，小于30°后，基本不發(fā)生微風振動。以上情況說明，在“百里風區(qū)”由于風速過大，雖然也發(fā)生了由于微風
4、振動造成斷股現(xiàn)象，但較風速小的地段，其微風振動反而較小。根據(jù)路徑整體走向，吐魯番～哈密段主導風向基本為北、東北，在吐魯番附近主導方向基本為東，而本工程路徑基本為東西走向，因此吐魯番～哈密段除吐魯番出線段外主導風向與線路夾角約在45°-90°6，應該說容易發(fā)生微風振動。烏魯木齊～吐魯番段主導風向基本為東、西方向，在烏魯木齊主導風向為西北，在米泉主導風向為東南，烏魯木齊～吐魯番段路徑在烏魯木齊、米泉段雖然線路走向與主導風向夾角較大，但此段為山區(qū)，不易發(fā)生微風振動，其余地段路徑走向與主導風向夾角很小，應該不易發(fā)生微風振動。2、架空線直徑
5、直徑較小的架空線其振動頻率較高。以樓哈線為例，當輸入風速為5米／秒時，其架空地線振動頻率達到115赫茲，而導線只有36赫茲。事實也恰恰證明了這一點，目前樓哈線地線斷股已達300余處，而導線尚未發(fā)現(xiàn)1例。當在同樣的風速情況下，直徑較小的架空線其“半波數(shù)”較多，相應其較小的“半波長”較多，對于兼顧最大和最小半波長安裝的防振錘將不能很好的發(fā)揮作用，并可能導致其自身損壞。750kV烏吐哈線路導地線直徑均比220kV樓哈線要大，可以預見其微風振動應該較樓哈線要弱。3、架空線拉力架空線的自阻尼特性直接與其平均運行應力相關，應力大，其自阻尼性差
6、，反之則較好。平均運行應力與年平均氣溫直接相關，因此在設計中合理選擇年平均氣溫和平均運行應力上限都很重要。輸電線路在實際運行過程中，當架空線應力增大時，將使架空線振動的半波長增大，同時使最大半波長出現(xiàn)的幾率明顯增多，對于兼顧最大和最小半波長安裝的防振錘就不能有效抑制其振動。樓哈線的運行也證實了這一點，經(jīng)過一個冬季后(低溫時，架空線應力將增大)，其斷股數(shù)明顯增加。750kV線路由于導地線之間距離大，地線運行應力一般較220kV線路較小，產(chǎn)生微風振動的概率應該較220kV線路要小一些。4、防振裝置的消振效果目前，我國采用的基本防振裝置
7、有Stoekbridge防振錘(FG和FD系列)、FR音叉型防振錘、扭矩防振錘、狗骨頭型防振錘、阻尼線和護線條等。Stoekbridge防振錘是目前應用最為廣泛的防振裝置，它能產(chǎn)生由錘頭自轉的一頻振動和錘頭繞固定點轉動的二頻振動。它的諧振頻率在10Hz、15Hz、25Hz、45Hz附近。FR音叉型防振錘目前在500kV、750kV線路上使用較多，，其結構原理是在固定線夾兩側的鋼絞線長度不等，兩端重錘重量也不相同，因而產(chǎn)生四個諧振頻率。它的諧振頻率在10Hz、40Hz附近。6扭矩防振錘的特點是鋼絞線兩端的重錘是用圓鋼做的防振環(huán)代替，
8、并分別布置在鋼絞線的前后側，形成一定的角度，當電線振動時，重錘使鋼絞線收到彎矩和扭矩的兩種作用，可獲得三個諧振頻率。目前在線路上使用較少。狗骨頭型防振錘的特點是鋼絞線兩端的重錘是用圓鋼成狗骨頭形狀，兩個重錘不對稱，并分別布置在鋼絞線的前后側，形成一
