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1、专题之六：导线防振设计研究摘要随着国民经济的不断发展,电力输送容量和输送距离迅速增长,大容量、远距离的输电线路陆续投入运行,送电电压也随之提高。导线作为输电线路电功率的载体,是保证电力系统安全运行的重要组成部分。架空线路的振动问题是电力输送中的一个重要问题,本文着重对架空线路的振动问题进行初步的分析并对一般的防振措施进行了归纳和总结。本题探讨了架空输电线路风振事件的因果关系,并通过对风振故障的剖析与验证,提出架空输电线路防振的一些对策和措施。本专题主要成果：导线长期处于野外露天之下,受到自然条件(风
2、、雨、冰雪、雷电等)和其他外界条件的影响,容易发生各种事故。其中由于导线振动引发的事故最多。在风的作用下,导线时刻处于振动状态。根据频率和振幅的不同,导线的振动大致可分为3种:1.高频微幅的微风振动;2.中频中幅的次档距振动;3.低频大振幅的舞动；这3种振动都会给导线和输电线路造成不同程度的破坏。其中.导线的微风振动最为频繁,振动持续时间较长,常常会引起导线的疲劳断股,甚至断线,造成该回路的不对称运行,这对电力系统的稳定是很不利的。目录1.微风振动…………………………………………………1.1微风振动
3、形成原理及特征………………………………1.2影响导、地线微风振动的因素…………………………1.2.1导、地线悬挂点高度的影响…………………………1.2.2风向的影响……………………………………………1.2.3地区、地理条件的影响………………………………1.2.4档距大小的影响………………………………………1.2.5架空线应力的影响……………………………………2.次档距振动………………………………………………2.1导、地线次档距振动产生原因…………………………2.1.1振荡产生的原因………………………
4、…………………2.1.2维持次档距振荡的原因…………………………………3.导线舞动……………………………………………………3.1.1覆冰………………………………………………………3.1.2风的激励…………………………………………………3.1.3线路结构参数……………………………………………1.微风振动(风振动)导线受到微风(1~3级)吹拂时,将产生周期性振动,称为微风振动,简称风振动。其特点是振幅小,一般不超过10mm;频率高,通常为5~100Hz;振型为正弦拍频波;振动机率很大,一般认为导线一直处
5、于微风振动状态。线路所处地形及档距大小与微风振动关系较大。大档距跨河(海)线路(通常称为大跨越导线)振动较剧烈。这主要是由于水面开阔、平坦,微风通过时几乎不受任何阻挡,能保持层流状态,给水面上的架空输电线路以最大的微风振动能量,使导线受到严重的微风振动危害。特别是导线上线夹出口处,由于长期处于曲折状态,若不采取任何防振措施,线股上将产生很大的动弯应变,长期如此将导致疲劳断股,影响线路安全。为减小或避免微风振动的危害,世界各国特别是发达国家的电力科技工作者进行了长期卓有成效的研究,取得了可喜的成果。意
6、大利米兰大学与SAVE公司合作,利用SAVE公司性能优越的FR型系列防振锤,于20世纪70年代开发了架空输电线路防振导则的计算机防振设计。美国、加拿大、德国、日本等也相继实现了防振设计的计算机化。在防振方案设计中,欧美较多采用防振锤;而日本则采用阻尼线与防振锤相结合,阻尼线起主要作用,防振锤起辅助作用。1.1微风振动形成原理及特征当架空导线受到风速为0.5一4m/s、稳定的横向均匀风力作用时,在导线的背面将产生上下交替变化的气流旋涡,如图l,(又称卡门旋涡);从而使导线受到一个上下交替的作用力,当这
7、个脉冲力的频率与导线的固有自振频率相等时,形成有规律的上下波浪状的往复运动,即为微风振动；微风振动是架空输电线路最常发生的,它是危及线路安全运行最为普遍的一种振动形式。一年中,微风振动的时间约占全年时间的30%-50%。微风振动会使导线在悬挂点处反复拗折,引起材料疲劳,最后导致架空线断股、断线或使金具、绝缘子损伤,严重的会引起歪杆、断杆、倒杆事故。图1卡门涡旋示意图1.2影响导、地线微风振动的因素:1.2.1导、地线悬挂点高度的影响导、地线悬挂点越高,地面对风的均匀性破坏程度就越小,引起风振动的风速
8、范围也将较大,因而产生振动的持续时间也较长,振幅较大。一般情况下,引起风振动的风速下限值为0.5m/s,风速上限值可按以下公式求得：VM=0.0667h+3.33VM—风速上限值,m/s;h—架空线悬挂点高度,m。1.2.2风向的影响风向对架空线路的振动有很大的影响。当风向与架空线路成450°～90°夹角时,导、地线将产生稳定的振动。当风向与架空线路成30°～45°夹角时,导、地线将产生的振动是不连续且稳定性小的振动。当风向与架空线路的夹角小于20°时,导、地线一般不
