架空线的振动和防振课件.ppt

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1、第十一章架空线的振动和防振架空输电线路设计三峡大学输电线路研究所2015.1第一节架空线的振动形式及其产生原因振动形式：由风雪引起：微风振动、舞动、次档距振动、脱冰跳跃和摆动；由电磁力引起：短路振动和电晕振动。一、微风振动微风振动是架空线在微风作用下产生的高频低幅的垂向振动。1、特点：微风、高频、低幅、长期。该类振动所需风速较小，通常在0.5～10m/s范围内；振动频率较高，5～120Hz；振幅不大，一般为架空线直径的3倍以下；持续时间较长，一般为数小时，有时可达几天。当稳定气流以速度v吹过圆柱体时，在圆柱体的背风侧会产

2、生气流旋涡，它上、下交替产生且旋向相反，并以速度v0不断离开圆柱体向后渐渐消失。2、产生原因：（1）“卡门漩涡”：卡门和司脱罗哈二人最早研究。漩涡的交替频率：（11−1）司脱罗哈常数卡门漩涡频率架空线直径风速（2）固有频率：fn（3）共振：fs=fn（4）同步效应或锁定效应：风速发生变化不超过某一范围，架空线的振动频率和漩涡频率都不变化，仍保持为架空线的固有频率fn，这种现象称为同步效应或锁定效应。3、危害：引起架空线疲劳断线、金具磨损和杆塔部件破坏等。微风振动的防振设计是线路设计的一项重要内容。二、舞动1、特点：低频、大

3、幅、中风。2、产生原因（1）垂直舞动机理:美国Den.Harton提出：偏心覆冰时，月牙形的覆冰形成机翼，作用于其上的风力分解为水平分力和垂直分力，垂直的气动升力大于导线的气动阻力时导线发生舞动。（2）扭转舞动机理:加拿大O.Nigol提出：架空线有上下运动，又有扭动，当横向垂直振动频率与架空线固有扭转频率耦合时，产生舞动。（3）动力稳定性机理:该理论把舞动看作为一种动力不稳定现象，考虑了垂直、水平和扭转分量以及三者的耦合。（4）低阻尼系统共振机理:低阻尼条件下，由风力产生的结构共振。较好地解释薄冰（无冰）导线也产生舞动的

4、现象。可以肯定：风是舞动的必要条件，冰是舞动的主要因素。振荡起来势如野马奔腾，称为奔马型振动。频率低（0.1～3Hz）、振幅大（一般为米数量级，可达10ｍ以上），多在导线覆冰、气温0℃、且有强风（10～20m/s）时发生。舞动一般较少发生，但一旦发生，持续时间较长，常为数小时。架空线截面积较大（直径＞40mm），分裂导线根数较多，架空线离地较高时较易舞动。3、危害：引起导线鞭击，损坏金具，造成线间闪络，使线路跳闸，甚至会烧伤导线或引起断线，造成大面积停电等严重事故。4、防止舞动措施：避舞、抗舞和抑舞。三、次档距振动1、特点

5、：介于舞动和微风振动之间，频率为1～5Hz，振幅为架空线直径的4～20倍。2、原因：同一相中有多条导线，迎风导线的尾流效应，会使下风头导线受其影响而产生上扬力，使之产生振动。次档距振动（振荡）是风的尾流效应引起的子导线在次档距内的水平振动，图示了4分裂导线的典型次档距振动。3、危害：分裂导线相互撞击而损伤导线，导线在间隔棒线夹处产生疲劳断股，使间隔棒线夹松动。4、解决措施：采用阻尼间隔棒，增大分裂导线的间距，缩短次档距长度，合理布置子导线位置等。四、脱冰跳跃型振动1、特点：脱冰跳跃。2、危害：上下导线相间短路。3、解决措施

6、：上下层架空线保证在垂直方向错开足够距离。五、受风摆动型振动1、特点：在θ−α与θ+α之间不同步摆动。2、危害：会引起相间闪络。3、解决措施：加长横担以增大导线间距。六、短路电流引起的导线振动电磁力作用下同相的几根导线相吸或相斥。切断电流后，导线又在自重和拉力作用下作相反方向的运动。七、电晕引起的振动导线下面附着水珠时，会引起电晕放电。随着电晕现象的激化，将带电水珠的微粒子射出，反作用使导线受到向上的力。反复作用，引起有规律的振动。第二节微风振动的基本理论某档距架空线如图，在无刚度无阻尼的情形下，略去自重，对微段dx，其受

7、力情况如图所示，其中为运动惯性力。单位长度质量为m设档距为l水平张力为T0一、无刚度无阻尼的架空线振动1、列出平衡方程式为（a）（b）代入式（b），有即（11−2）、、、将采用分离变量法求解，设（11−3）代入（11−2）中，得（c）令，则（d）上式左端与t无关，右端与x无关，因此必等于同一常数。令这个常数为，则（e）于是（11−4）其解为（f）（g）U（x）是位置x的函数，称为主函数。将上二式代入式（11−3），得（11−5）式中常数A、B由边界条件确定，C、D由初始条件确定。2、导线两端固定：则当x=0时，y（0，t）

8、=0；x=l时，y（l，t）=0。代入式（f），得B=0和sin（ωl/a）=0，由后者知（n=1，2，3，…）（11−6）（n=1，2，3，…）上式中的ωn为架空线的固有圆频率，不同的n表示不同阶的固有圆频率。以固有振动频率fn表示（11−7）其中λ为振动波波长（11−8）从式（11−7）可以看出，导