導(dǎo)線和避雷線的振動和防振

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1、輸配電線路設(shè)計劉增良楊澤江主編第9章導(dǎo)線和避雷線的振動和防振9.1導(dǎo)線和避雷線振動的類型和特點(diǎn)根據(jù)頻率和振幅的不同,導(dǎo)線的振動主要可分為以下3種:高頻微幅的微風(fēng)振動、中頻中幅的次擋距振動和低頻大振幅的舞動。此外還包括脫冰跳躍，橫向碰擊，短路振蕩和湍流振動等導(dǎo)線受到微風(fēng)(1～3級)吹拂時,將產(chǎn)生周期性振動,稱為微風(fēng)振動.其特點(diǎn)是振幅小,一般不超過10mm;頻率高,通常為5～100Hz;振型為正弦拍頻波;振動機(jī)率很大,一般認(rèn)為導(dǎo)線一直處于微風(fēng)振動狀態(tài)。線路所處地形及擋距大小與微風(fēng)振動關(guān)系較大。大擋距跨河(海)線路(通常稱為大跨越導(dǎo)線)振動較劇烈。這主要是由于水面開闊、

2、平坦,微風(fēng)通過時幾乎不受任何阻擋,給水面上的架空輸電線路以最大的微風(fēng)振動能量,使導(dǎo)線受到嚴(yán)重的微風(fēng)振動危害。特別是導(dǎo)線上線夾出口處,由于長期處于曲折狀態(tài),若不采取任何防振措施,線股上將產(chǎn)生很大的動彎應(yīng)變,長期如此將導(dǎo)致疲勞斷股,影響線路安全。9.1.1微風(fēng)振動9.1.2舞動舞動是一種由導(dǎo)線上的非對稱覆冰引起的低頻率(0～1Hz)、大振幅(幾m至十幾m,約為導(dǎo)線直徑的5一300倍)的振動現(xiàn)象。舞動多在導(dǎo)線覆冰厚度3mm以上、氣溫0°C左右發(fā)生。此時,如遇上6～16m/s的風(fēng)力(4～7級風(fēng)),極易發(fā)生舞動（由于其形態(tài)上下翻飛，形如龍舞，故稱舞動）。引起舞動的因素大致有

3、三個方面，即線路的走向、地形與地勢，當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件（不均勻覆冰），線路的結(jié)構(gòu)。舞動最容易發(fā)生在弧垂較低的部位。因?yàn)榛〈棺畹忘c(diǎn)受到的垂直重力和水平分力最小故最容易被特定的風(fēng)力舉起。我國發(fā)生舞動最多的是沈陽、鞍山、丹東、盤錦、錦州一帶。其次是湖北省的荊州、武漢、宜昌、荊門地區(qū)。這是因?yàn)槊磕甑亩炯俺醮杭竟?jié)，我國西北方南下的干冷氣流和東南方北上的暖濕氣流在我國東北部、中部的偏沿海地區(qū)相匯，這些地區(qū)極易形成凍雨或凇雨地帶使導(dǎo)線覆冰，并且由于風(fēng)力較強(qiáng)，滿足了輸電線路起舞的基本要素而誘發(fā)舞動。分裂導(dǎo)線比單導(dǎo)線容易舞動。單導(dǎo)線覆冰時,由于扭轉(zhuǎn)剛度小,在偏心覆冰作用下導(dǎo)線易發(fā)生很

4、大扭轉(zhuǎn),使覆冰接近圓形;而分裂導(dǎo)線覆冰時,由于間隔棒的作用,每根子導(dǎo)線的相對扭轉(zhuǎn)剛度比單導(dǎo)線大得多,在偏心覆冰作用下,導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)極其微小,不能阻止導(dǎo)線覆冰的不對稱性,導(dǎo)線覆冰易形成翼形斷面。9.1.3次擋距振蕩次擋距振蕩就是指發(fā)生在分列導(dǎo)線相鄰兩間隔棒之間的擋距中的一種振蕩。次擋距振蕩在線路中較少出現(xiàn)，通常在風(fēng)速為5～15m/s的風(fēng)力作用下，由于迎風(fēng)導(dǎo)線產(chǎn)生的紊流，影響到背風(fēng)導(dǎo)線而產(chǎn)生氣流的擾動，破壞了導(dǎo)線的平衡而形成振蕩。它的表現(xiàn)形式，常常是各導(dǎo)線不同期的擺動、周現(xiàn)性的分開和聚攏，導(dǎo)線在空間的運(yùn)動軌跡呈現(xiàn)橢圓形狀。次擋距振動造成分裂導(dǎo)線相互撞擊,損傷導(dǎo)線和間隔棒

5、。容易產(chǎn)生次擋距振蕩的條件如下：1.分裂導(dǎo)線的間距與導(dǎo)線直徑比值2.線路的地理條件3.次擋距大小要求導(dǎo)線間距與導(dǎo)線直徑比值在15-18之間防止措施：雙分裂導(dǎo)線采用垂直布置,或采用消振作用的阻尼間隔棒，以及增大子導(dǎo)線之間的間距等9.1.4電暈舞動電暈舞動現(xiàn)象發(fā)生在電位梯度超過2kV/mm，并且處于潮濕地區(qū)的高壓線路中，電暈舞動可導(dǎo)致導(dǎo)線、絕緣子和金具等的損傷，同時又造成電暈電力損耗和對通信、無線電、電視等設(shè)施的干擾。防止電暈舞動的措施是采用較粗的導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線。9.1.5橫向碰擊橫向碰擊是由于周期性風(fēng)速的變化，作用在導(dǎo)線的某一段上，所形成的來回擺動。橫向碰擊易發(fā)生在

6、山谷或水壩口等風(fēng)力集中的地方。一旦發(fā)生橫向碰擊，首先造成線間短路，其次是絕緣子和金具等的損壞。防止措施是在選擇線路路徑時，注意避開風(fēng)力集中的地段或增大線間距離。9.1.6短路振蕩短路振蕩僅發(fā)生在分裂導(dǎo)線的線路上，短路時短路電流產(chǎn)生的電磁吸引力，使同相分裂的子導(dǎo)線間相互吸引，使每個次擋距內(nèi)都會產(chǎn)生一個半波長的碰擊振蕩。其后果是造成間隔棒和導(dǎo)線的碰擊損傷，改善措施是縮短間隔棒的間距和增加間隔棒的強(qiáng)度。9.1.7湍流振動導(dǎo)線在強(qiáng)風(fēng)作用下也會發(fā)生振動。在10m/s風(fēng)速時，20Hz左右，振幅與微風(fēng)振動的振幅相差不大。湍流振動的波形，一般是在低頻振動中寄生著高頻振動波。9.2

7、振動的基本理論9.2.1導(dǎo)線的振動當(dāng)電線受到穩(wěn)定的橫向風(fēng)均勻作用時，在電線被風(fēng)面將形成按一定頻率上下交替出現(xiàn)的氣流旋渦，它的依次出現(xiàn)和脫離使電線受到同一頻率的上下交變的沖擊力。該沖擊力的頻率fF與風(fēng)速和電線直徑有關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)可按下式計算:9.2.1.1振動的起因?qū)Ь€的振動頻率與風(fēng)速成正比，與導(dǎo)線的直徑成反比，風(fēng)速越快，振動的頻率就越高，導(dǎo)線越細(xì)，振動的幾率就越大。以輸電線路常用的LGJ一185mm2鋼芯鋁絞線為例，在常見風(fēng)速(2～5級，風(fēng)速為1．6～10．7m／s)時，其振動頻率將在30～110Hz范圍內(nèi)，因此，導(dǎo)線受風(fēng)力吹動時，振動頻率在100Hz左右是經(jīng)常出現(xiàn)

8、的自然現(xiàn)象