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1、导线和避雷线的振动和防振9.1导线和避雷线振动的类型和特点根据频率和振幅的不同,导线的振动主要可分为以下3种:高频微幅的微风振动、中频中幅的次挡距振动和低频大振幅的舞动。此外还包括脱冰跳跃,横向碰击,短路振荡和湍流振动等导线受到微风(1~3级)吹拂时,将产生周期性振动,称为微风振动.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于微风振动状态。线路所处地形及挡距大小与微风振动关系较大。大挡距跨河(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,给水面上的架空输电
2、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。9.1.1微风振动9.1.2舞动舞动是一种由导线上的非对称覆冰引起的低频率(0~1Hz)、大振幅(几m至十几m,约为导线直径的5一300倍)的振动现象。舞动多在导线覆冰厚度3mm以上、气温0°C左右发生。此时,如遇上6~16m/s的风力(4~7级风),极易发生舞动(由于其形态上下翻飞,形如龙舞,故称舞动)。引起舞动的因素大致有三个方面,即线路的走向、地形与地势,当地的气象条件(不均匀覆冰),线
3、路的结构。舞动最容易发生在弧垂较低的部位。因为弧垂最低点受到的垂直重力和水平分力最小故最容易被特定的风力举起。我国发生舞动最多的是沈阳、鞍山、丹东、盘锦、锦州一带。其次是湖北省的荆州、武汉、宜昌、荆门地区。这是因为每年的冬季及初春季节,我国西北方南下的干冷气流和东南方北上的暖湿气流在我国东北部、中部的偏沿海地区相汇,这些地区极易形成冻雨或凇雨地带使导线覆冰,并且由于风力较强,满足了输电线路起舞的基本要素而诱发舞动。分裂导线比单导线容易舞动。单导线覆冰时,由于扭转刚度小,在偏心覆冰作用下导线易发生很大扭转,使覆冰接近圆形;而分裂导线覆冰时,由于间隔棒的作用,每根子导线的相对扭转刚度
4、比单导线大得多,在偏心覆冰作用下,导线的扭转极其微小,不能阻止导线覆冰的不对称性,导线覆冰易形成翼形断面。9.1.3次挡距振荡次挡距振荡就是指发生在分列导线相邻两间隔棒之间的挡距中的一种振荡。次挡距振荡在线路中较少出现,通常在风速为5~15m/s的风力作用下,由于迎风导线产生的紊流,影响到背风导线而产生气流的扰动,破坏了导线的平衡而形成振荡。它的表现形式,常常是各导线不同期的摆动、周现性的分开和聚拢,导线在空间的运动轨迹呈现椭圆形状。次挡距振动造成分裂导线相互撞击,损伤导线和间隔棒。容易产生次挡距振荡的条件如下:1.分裂导线的间距与导线直径比值2.线路的地理条件3.次挡距大小要求
5、导线间距与导线直径比值在15-18之间防止措施:双分裂导线采用垂直布置,或采用消振作用的阻尼间隔棒,以及增大子导线之间的间距等9.1.4电晕舞动电晕舞动现象发生在电位梯度超过2kV/mm,并且处于潮湿地区的高压线路中,电晕舞动可导致导线、绝缘子和金具等的损伤,同时又造成电晕电力损耗和对通信、无线电、电视等设施的干扰。防止电晕舞动的措施是采用较粗的导线或分裂导线。9.1.5横向碰击横向碰击是由于周期性风速的变化,作用在导线的某一段上,所形成的来回摆动。横向碰击易发生在山谷或水坝口等风力集中的地方。一旦发生横向碰击,首先造成线间短路,其次是绝缘子和金具等的损坏。防止措施是在选择线路路
6、径时,注意避开风力集中的地段或增大线间距离。9.1.6短路振荡短路振荡仅发生在分裂导线的线路上,短路时短路电流产生的电磁吸引力,使同相分裂的子导线间相互吸引,使每个次挡距内都会产生一个半波长的碰击振荡。其后果是造成间隔棒和导线的碰击损伤,改善措施是缩短间隔棒的间距和增加间隔棒的强度。9.1.7湍流振动导线在强风作用下也会发生振动。在10m/s风速时,20Hz左右,振幅与微风振动的振幅相差不大。湍流振动的波形,一般是在低频振动中寄生着高频振动波。9.2振动的基本理论9.2.1导线的振动当电线受到稳定的横向风均匀作用时,在电线被风面将形成按一定频率上下交替出现的气流旋涡,它的依次出现
7、和脱离使电线受到同一频率的上下交变的冲击力。该冲击力的频率fF与风速和电线直径有关,根据试验可按下式计算:9.2.1.1振动的起因导线的振动频率与风速成正比,与导线的直径成反比,风速越快,振动的频率就越高,导线越细,振动的几率就越大。以输电线路常用的LGJ一185mm2钢芯铝绞线为例,在常见风速(2~5级,风速为1.6~10.7m/s)时,其振动频率将在30~110Hz范围内,因此,导线受风力吹动时,振动频率在100Hz左右是经常出现的自然现象。导线振动的波形为驻波,即波节不变,