摘要：自20世纪初开始大规模的建设架空输电线路以来，人们发现架空线在风、冰等因素作用下具有不同特征的运动现象--各种类型的振动。面对这种问题的出现，掌握高压输电线路振动的类型、产生振动的原因以及危害，在此基础上设计相应的防振措施，已经成为了各国发展的焦点。
关键词：高压输电线路；振动；防振技术措施
引言
随着我国经济社会的不断发展，国家电网的建设也在不断进步，架空输电线路也是随处可见。但高压输电线路一般工作的环境比较恶劣，受到常年气候因素等的影响，振动的产生就颇为常见，一旦高压输电线路产生振动，将会影响高压输电线路的安全使用及运行，所以做好防振工作及技术措施的使用就显得至关重要。
1.振动类型及产生的原因
1.1微风振动
受到微风影响高压输电线路会产生较为普遍的振动现象。如果吹过导线的微风是均匀的，那么在导线的背风部位就会形成一种漩涡气流，在脉冲力的影响下，这个漩涡将能量不断地传递给导线，导致导线在这种作用力的影响下上下的浮动。如果漩涡气流的脉冲频率恰恰与导线自身的振动频率一致，那么就会产生谐振，产生较大的影响。影响微风振动的主要因素是：（1）风速和风向的影响。诱使导线发生微风振动的风速一般在0.5~8m/s。涡流脉冲力与导线周围的风速有关，风速较小脉冲力就较弱，能量的传递就低，由于无法克服导线的自阻，导致导线产生振动；如果风速过大，那么吹过导线的气流在上层就相对均匀，那么就不会产生振动。风向与线路的水平夹角与微风振动有很大关系，通常在夹角为40度到90度时，微风振动最易发生。所以说在不叫空旷的位置安装或者是悬挂导线，会使其受到微风的影响较大。（2）地形地物的影响。风速的均匀性与方向的恒定性，是保持架空线持续振动的必要条件，当线路通过开阔的平原地区时，其地面的粗糙程度较小，对空气的扰乱作用小，气流的均匀程度和方向性不容易受到破坏，所以容易是架空线持续稳定的振动。若是地形起伏错综崎岖，或有高低建筑，树林等，地面的粗糙程度大，破坏了气流的均匀性和方向的稳定性，因而架空输电线不易振动，而且振动的强度降低。（3）架空线材料的影响。架空线截面形状和表面状况的影响。当架空线是一个圆形截面的柱体时，气流在其背面形成上下交替的卡门涡旋，引起振动。若架空线的表面采用的是三股线制成的绞线，因这种结构破坏了卡门涡旋的稳定频率，其振动频率较为轻微，但此种绞线不适用于实际工程。而光滑型的导线，其直径与截面的比值较小，虽能减少风荷载和减少覆冰及舞动，但微风振动的幅值及延续时间则变得严重。
（4）架空线直径与材料的影响。一般认为，在相同的振幅下，直径小的，风能输入的相对功率要大些，统计资料表明，架空线的直径越小，疲劳断股的比例越高。因此，架空线的直径越小，越需要防振。通常，架空线材料的疲劳极限并不按其破坏强度的增大成比例的增大，二者的比例反而随破坏强度的提高而下降，如高强度的钢丝，其疲劳极限约为其破坏强度的28%，而特高强度的钢丝，这个比例降到24%，因而在工程中用相同的平均运行应力安全系数，从振动看并不具有同等的安全性。
1.2导线舞动
导线舞动在空气动力学方面也是一个复杂的问题。不仅因不对称覆冰的分裂导线上，在开阔的地带容易发生舞动现象。即使在无冰的单导线上，在特定有利舞动环境及风向、风速条件下也会发生罕见的舞动。舞动频率在0.1到1赫兹之间、半波长为整档一个或数个的驻波，舞动轨迹常出现以偏离垂向为长轴的椭圆运动，常伴随有导线绕相轴线同步交变扭转。最大舞动全振幅多出现于基波或与2、3半波复合模式下，振幅与档距和弧垂大小成比例，振高一般不超过波节点连线，腹底会低于导线弧垂下，全振幅一般不超过12m，也曾发现过12~15m，对大跨越可能接近20m。
1.3次档距振动
由于超高压输电线路采用了相分裂导线的方式，在分裂导线之间存在的间隔棒会产生子导线振动的现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆就振动频率和振幅而言，次档距振动介于微风振动和舞动之间，振动频率约为1-2Hz，振幅为01.~0.5rfl，振动轨迹呈水平扁长椭圆状。这种现象发生的原因主要是因为起风的时候，风向作用力对同一水平面的两根导线进行了作用，影响后面的导线，进而产生了同一水平面内，次档距振荡。
2.振动的危害性
2.1微风振动的危害
微风振动的能量及振幅虽然都不算大，但是发生振动的时间却很长，约占全年时间的30%~50%。如果导线长期垂悬线夹出，那么这种波动就会反复的进行，容易导致导线出现疲劳性损伤，导致强度降低发生断线危害。
2.2导线舞动危害
导线舞动的发生会产生较大的危害作用，它会使导线之间发生闪络、间隔棒等出现损坏，如果情形较为严重，还会导致导线断裂等事故的发生。
2.3次档距振动的危害
如果导线发生了次档距振动，那么就会导致相同相子的导线之间发生相互碰撞以及鞭击，致使导线之间的间隔棒出现松动或者碰撞损伤。我国曾经投运的一条500kV输电线路，就是由于次档距振动而产生了间隔棒损坏等问题，导致超高压线路运行受阻，带来了直接以及间接的经济影响，并影响了人们的生活安全及社会发展。
3.防振技术措施
3.1加强线路设备的耐振性能
选用高强度的高干塔身以及横向担；使用特强型号的导线进行架线；对导线的应力进行适当的调整；对处于导线悬挂位置的导线进行护线条的加装保护；对设备安装中使用的金属抗震性能进行提升。
3.2安装防振设施
首先，对架设的导线进行防振锤以及防振装置的安装，确保导线的阻尼性能得到有效的改善，降低振动能量的传播，减轻振动现象，并在分裂导线上面对间隔棒进行防振装置的安装。其次，间隔棒的合理使用能够有效的对导线进行支撑，预防子导线之间的撞击，对防振工作的开展起到了作用。在进行间隔棒防护装置的安装中，应该考虑综合因素，对于导线的翻转等防振效果进行必要的理论计算。按照实际理论中来讲，安装的间隔棒可以安排较大的距离，进而阻止或防止它们之间的碰撞，在导线悬挂的位置进行间隔棒的安装，则更加能够有效的避免振动、消除扭转，所以可以适当的增加安装的数量。
3.3大跨越和大档距输电线路的防振措施
在输电线路架设中存在一些大跨度大档距的设计方案，面对实际铁塔高度较高，导线受到的张力较大，在各种气候影响下就比较容易发生振动，并且维修工作也不易开展。因此做好防振措施十分重要，首先在间隔棒阻镇的基础上，要适当的对防振锤以及阻尼线的使用数量进行适当的增加，对于导线还要加装护线设施，改变原有的防线类型，使用释放型悬垂线降低，降低振动中对线路的影响。其次，通过对空气动力特性对大档距线路进行力学研究，采用经过处理的、表面平滑的导线后，将能够有效的对微风吹过后产生的背风涡流进行抑制，进而避免出现导线的舞动。又或者在档距内部的导线进行特殊装置的加装，这种装置可对空气摩擦阻力进行阻碍，进而规避由于微风吹过产生的导线共振问题，降低危害的发生。
结束语
导线在户外运输的过程中，受各种自然条件的影响很大，通过对主要引起导线振动的原因进行分析，对容易导致导线断股、断线及相应金具破损等引起故障尽量避免。定期对一些大跨越及重点区段导、地线进行振动检测，及早防护，以保证输电线路的正常运行，减少事故的发生。
参考文献：
[1]张会韬.架空输电线路振动危害的实例及现场测振的重要性【J】.电力建设，1997.
[2]郑玉琪.架空输电线路微风振动【M】.北京，水利电力出版社，1987.
论文作者:孙健,陈程
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/23
标签：导线论文; 线路论文; 微风论文; 发生论文; 间隔论文; 振幅论文; 风速论文; 《电力设备》2017年第19期论文;