750烏吐哈線路微風(fēng)振動分析

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1、750kV烏吐哈輸電線路微風(fēng)振動分析西北電力設(shè)計(jì)院新疆電力設(shè)計(jì)院2009年3月6一、沿線微風(fēng)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(nèi)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(yùn)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(fēng)區(qū)”(全年八級以上大風(fēng)天氣近120天)，運(yùn)行工況十分惡劣，平均距312國道達(dá)30余公里，交通極為不便。雖然220kV樓哈線在部分地段設(shè)計(jì)上已采用了防振錘，但事實(shí)表明這種方式并沒有完全防止微風(fēng)振動的危害，而劇

2、烈的微風(fēng)振動卻導(dǎo)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(yùn)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(dǎo)流性能，更重要的是大大降低了它的抗拉強(qiáng)度，直接威脅輸電線路的安全運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)大多數(shù)斷股為架空線微風(fēng)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(nèi)等處，更有些在架空線內(nèi)層，線路巡視人員不易發(fā)現(xiàn)，其隱蔽性和危害性很強(qiáng)，常造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和難以預(yù)料的事故。因此，有必要對750kV烏吐哈沿線的微風(fēng)振動進(jìn)行分析，劃分出易發(fā)生微風(fēng)振動的區(qū)段，提出切實(shí)可行的抑制微

3、風(fēng)振動方案。二、影響微風(fēng)振動的主要因素影響微風(fēng)振動的主要因素一般有以下幾個(gè)方面。1、風(fēng)速和風(fēng)向風(fēng)是架空線振動的基本因素。根據(jù)雷諾數(shù)范圍，風(fēng)速太小或過大都不產(chǎn)生“卡門渦列”。一般產(chǎn)生微風(fēng)振動的風(fēng)速范圍在0.5～10m/s之間。如220kV樓哈線中在“百里風(fēng)區(qū)”的300基桿塔發(fā)生斷股40余處，而兩側(cè)的500基桿塔發(fā)生了260余處，發(fā)生幾率在4倍左右。同時(shí)架空線振動與否，與風(fēng)向也有很大關(guān)系。當(dāng)風(fēng)向與架空線夾角為45°-90°時(shí)，易于發(fā)生振動，小于30°后，基本不發(fā)生微風(fēng)振動。以上情況說明，在“百里風(fēng)區(qū)”由于風(fēng)速過大，雖然也發(fā)生了由于微風(fēng)

4、振動造成斷股現(xiàn)象，但較風(fēng)速小的地段，其微風(fēng)振動反而較小。根據(jù)路徑整體走向，吐魯番～哈密段主導(dǎo)風(fēng)向基本為北、東北，在吐魯番附近主導(dǎo)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(dǎo)風(fēng)向與線路夾角約在45°-90°6，應(yīng)該說容易發(fā)生微風(fēng)振動。烏魯木齊～吐魯番段主導(dǎo)風(fēng)向基本為東、西方向，在烏魯木齊主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅?，在米泉主?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|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(dǎo)風(fēng)向夾角較大，但此段為山區(qū)，不易發(fā)生微風(fēng)振動，其余地段路徑走向與主導(dǎo)風(fēng)向夾角很小，應(yīng)該不易發(fā)生微風(fēng)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(dāng)輸入風(fēng)速為5米／秒時(shí)，其架空地線振動頻率達(dá)到115赫茲，而導(dǎo)線只有36赫茲。事實(shí)也恰恰證明了這一點(diǎn)，目前樓哈線地線斷股已達(dá)300余處，而導(dǎo)線尚未發(fā)現(xiàn)1例。當(dāng)在同樣的風(fēng)速情況下，直徑較小的架空線其“半波數(shù)”較多，相應(yīng)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(dǎo)致其自身損壞。750kV烏吐哈線路導(dǎo)地線直徑均比220kV樓哈線要大，可以預(yù)見其微風(fēng)振動應(yīng)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(yùn)行應(yīng)力相關(guān)，應(yīng)力大，其自阻尼性差

6、，反之則較好。平均運(yùn)行應(yīng)力與年平均氣溫直接相關(guān)，因此在設(shè)計(jì)中合理選擇年平均氣溫和平均運(yùn)行應(yīng)力上限都很重要。輸電線路在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)架空線應(yīng)力增大時(shí)，將使架空線振動的半波長增大，同時(shí)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(yùn)行也證實(shí)了這一點(diǎn)，經(jīng)過一個(gè)冬季后(低溫時(shí)，架空線應(yīng)力將增大)，其斷股數(shù)明顯增加。750kV線路由于導(dǎo)地線之間距離大，地線運(yùn)行應(yīng)力一般較220kV線路較小，產(chǎn)生微風(fēng)振動的概率應(yīng)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(hù)線條等。Stoekbridge防振錘是目前應(yīng)用最為廣泛的防振裝置，它能產(chǎn)生由錘頭自轉(zhuǎn)的一頻振動和錘頭繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)原理是在固定線夾兩側(cè)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(gè)諧振頻率。它的諧振頻率在10Hz、40Hz附近。6扭矩防振錘的特點(diǎn)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(cè)，形成一定的角度，當(dāng)電線振動時(shí)，重錘使鋼絞線收到彎矩和扭矩的兩種作用，可獲得三個(gè)諧振頻率。目前在線路上使用較少。狗骨頭型防振錘的特點(diǎn)是鋼絞線兩端的重錘是用圓鋼成狗骨頭形狀，兩個(gè)重錘不對稱，并分別布置在鋼絞線的前后側(cè)，形成一