首页 理论教育 架空线的振动及防护措施

架空线的振动及防护措施

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:其中,微风振动和次档距振动现象出现最频繁,造成的危害最严重。若架空线振动强烈时,一个防振锤不足以将此能量消耗至足够低的要求,就需要装多个防振锤。

架空线的振动及防护措施

1.架空线振动的种类及危害

目前,为我们所知的振动种类主要有,微风振动、次档距振动、电晕振动、紊流振动、雨振动、扭转振动和短路振动等。其中,微风振动和次档距振动现象出现最频繁,造成的危害最严重。

(1)微风振动 引起微风振动的原因是当稳定的微风吹过架空线时,在架空线背风面形成一个按一定频率变化和上下交替的气流旋涡,这个气流旋涡使架空线受到同一频率的上下交变的冲击力,当这个冲击力的频率与架空线的固有频率相等时,将使架空线在垂直面内产生谐振,即微风振动。

微风振动是一种高频率、小振幅的导线运动,产生微风振动的风向与导线成垂直方向,风速为0.5~0.8m/s,其振动幅值一般不超过几厘米,频率范围一般在3~120Hz。微风振动波为弱波,即波节不动,波腹上下交替变化。其造成的后果将是导线断股,金具及杆塔构件损坏等,甚至断股发展成为断线事故。

(2)次档距振动 分裂导线由于间隔棒的存在,整个档距形成一系列的次档距,相邻间隔棒之间次导线的振动,称为次档距振动。

次档距振动的起因是,当风作用在处于同一水平面的两根次导线时,被前面的次导线所屏蔽住的另一根导线处在气流的涡流区内,并因此造成了次档距内次导线的水平振荡。发生次档距振动的风向一般与导线成45°~90°夹角,风速为3~22m/s,其振幅一般在10cm左右,频率范围在1~2Hz。次档距振动将使同相次导线互相鞭击,因而损伤导线和间隔棒,甚至损坏金具而使导线落地。

(3)其他几种特殊的振动

1)电晕振动:这是因为导线表面电场强度高,产生电晕放电而引起的。当导线表面附着有雨、雾、雪等水滴物时,振动情况更趋严重。

2)紊流振动:这是在强风时发生的低频振动,其振动频率比微风振动产生的频率低,振幅与微风振动产生的振幅相近。

3)雨振动:是在有雨的情况下,由于水分附着在导线上,在中等及以上的风速作用下,发生的一种极为特殊的振动现象。这种振动可与常见的微风振动重叠在一起,也可与次档距振动重叠在一起,使得微风振动和次档距振动变得更严重。

2.影响架空线微风振动的主要因素

产生振动的必要条件是气流的均匀性及其方向的恒定性。一般平坦开阔地带易产生平稳、均匀的气流,形成了导线振动的条件。而地形起伏、交错复杂的地区,或线路附近有建筑物、树林等地物,近地面的气流的均匀性就受到破坏,故而这些地区的线路就不易发生振动。

(1)风速与风向 架空线的振动需要一定的能量,而风加至架空线的能量大小与风速有关,这个风速一般在0.5m/s左右。风速增大时,由于地面摩擦等影响,破坏了气流的均匀性,相对地面,不均匀气流的厚度要增加,使振动停止或减弱。起振风速的上限,常与架空线悬挂点高度及地形地物有关(见表13-3-9)。

架空线产生稳定的振动还与风向有关,当风向与导线成45°~90°夹角时,导线产生稳定振动;当夹角在30°~45°时,振动的稳定较小;夹角小于20°时,则很少出现振动。

(2)档距与悬挂点高度 微风振动随档距增大而变得严重,档距越大,在相同的条件下越容易产生振动。这是因为振动的半波数随档距增大而凑成整数的概率就增加。同时,由于档距增大,绝缘子串、杆塔等端部吸收的振动能量所占的比例明显减小,故而振动也容易发生。另一方面,档距较大时,导线悬挂点一般较高,于是提高了振动风速的上限,扩大了振动风速的范围,增大了振动的相对延续时间。对于架设在平坦开阔地带的架空线,可能使其振动的风速范围与架设高度、档距之间的关系参见表13-3-9。

13-3-9 风速范围与架设高度档距间的关系

978-7-111-57830-7-Part01-243.jpg

(3)导线应力 架空线长期受微风振动的脉冲力作用,相当于一个动态应力叠加在架空线的静态应力上。而架空线的许用应力是一定的,因此,静态应力越大,所能允许叠加的动态应力就越小。此外,静态应力越大,振动频带越宽,越容易产生振动,而且随着静态应力的增大,架空线本身对振动的阻尼作用也要显著下降。

3.防止振动的措施

防振的目的就是要防止导线断股。防振的方法有两类:其一是在架空线上加装防振装置以吸收或减弱振动能量,目前广泛采用的是防振锤和阻尼线;其二是加强设备的耐振强度,防止由于振动而引起架空线的损坏,可以从改善线夹的耐振性能,采用护线条以及降低架空线的静态应力等方面解决。

(1)防振装置 防振装置主要有防振锤(阻尼器)和阻尼线。

1)防振锤:防振锤按其消耗能量的方式有两类:一类防振锤其本身是一个消耗能量的元件,利用材料磁滞及摩擦的方式消耗能量,或是利用其组成部件的相互碰击和摩擦的方式消耗能量;另一类防振锤的消振作用是借助于导线的阻尼性能来消耗振动能量,扭式防振器就属于这一类。

防振锤的种类很多,我国目前采用的F型防振锤多采用水平安装,它的结构见本篇1.2.4节的第1条。

防振锤的选择可按表13-3-10选择定型的防振锤。它的安装距离按本篇2.4.5节中的计算式进行计算。若架空线振动强烈时,一个防振锤不足以将此能量消耗至足够低的要求,就需要装多个防振锤。一般可按架空线型号和档距,按表13-3-11选择防振锤的个数。(www.xing528.com)

13-3-10 防振锤的型号选择

978-7-111-57830-7-Part01-244.jpg

13-3-11 防振锤的个数

978-7-111-57830-7-Part01-245.jpg

注:l—档距(m)。

多个防振锤的安装距离,一般均按等距离安装。即第一个安装距离为S,第二个为2S,第n个为nS。多个防振锤也有按波分段,按不等距、不等锤重等安装方法。

2)阻尼线:其防振原理是转移线夹出口处波的反射点位置,使振动波的能量顺利地从旁路通过,从而使线夹出口处的反射波和入射波的叠加值减小到最低限值。其长度及弧垂确定见第2.4.5节。

对特大跨越档距的架空线多采用强度大、截面大的特制导线,其自重大、悬点高、振动频率范围大,且因线路跨越地点多位于屏蔽物很少的地段,所以很容易振动,且振动能量较大,往往需要不同型号的防振锤和阻尼线等多种防振措施联合防振,才能获得较好的防振效果,其安装方式一般应通过消振效果的测试来选定,或在运行经验的基础上反复研究试验而确定。

(2)自阻尼导线 绞线产生自阻尼作用主要由于材料的迟滞阻尼,即每股内部的能量耗损和线股间滑动阻尼,它发生在导线各股的接触处,与摩擦有关。导线都有阻尼作用,但从防振目的出发,专门制造一种阻尼效果很大的导线(可达到一般导线的3~15倍),这种导线是在钢芯与铝层之间保持1~1.5mm的间隙,两者拉力不同,形成两个自振频率的系统,产生相互干扰作用使导线减振或不振动。

(3)防振线夹 导线断股绝大多数是发生在悬垂线夹附近,悬垂线夹对导线振动也有影响,一般要求悬垂线夹的结构能尽可能减小导线承受的静态弯曲应力,线夹压板压力不宜过大,以免加速内层线股产生疲劳断股。线夹的造型要求线槽具有适当的曲率半径及圆滑的喇叭口,以减小导线在线夹内受到各种附加应力,并防止线夹对导线卡伤或磨伤,及防止振动时产生“锤击”情况对导线的损伤。另外,要求线夹长度短、重量轻、惯性小,且为中心回转式,能自由灵活地转动。另外,采用双线夹或三线夹的组合固定方式对导线进行多点悬挂,可显著地降低静态的振动弯曲应力,并对振动次数也有明显的降低效果。

(4)降低架空线静态应力 架空线的平均运行应力应限制在一定范围内,根据DL/T 5219—2014《架空输电线路基础设计技术规程》规定,架空线平均运行应力的上限和相应的防振措施应符合表13-3-12的要求。

13-3-12 架空线的平均运行应力的上限和相应的防振措施

978-7-111-57830-7-Part01-246.jpg

(5)加装护线条 为预防架空线悬点处因振动而损坏,常加装护线条。护线条可使架空线在线夹附近的刚度增大,从而抑制架空线的振动弯曲,减小导线的弯曲应力及挤压应力和磨损。护线条有锥形和预绞丝两种,我国目前广泛采用的是预绞丝护线条。

4.架空线的舞动和防止舞动的措施

架空线在导线覆冰而又有适当方向的风力形成单侧冰翼时较易发生舞动。但无覆冰而有适当方向的风力也会引起舞动,如向海的平坦地带或在河口风向与线路成直角的地方;跨越山谷或沼泽,处于风的收敛点;线路在山顶,风从下往上吹的地方等。

舞动发生的机理较为复杂,目前较普遍被接受的基本概念是由于风吹向非圆柱体的升力引起的垂直和扭转谐振。舞动的频率很低,一般小于1Hz,而振幅很大,可接近于导线的弧垂,最大振幅发生在近档距中央处。舞动时全档架空线作定向波浪式运动,且兼有摆动,摆动轨迹呈椭圆状。舞动和微风振动、次档距振动特征见表13-3-13。

13-3-13 舞动和微风振动、次档距振动特征

978-7-111-57830-7-Part01-247.jpg

(续)

978-7-111-57830-7-Part01-248.jpg

由于舞动的振幅大,有摆动,一次持续几小时,因此容易引起导线与导线、导线与避雷线的碰线,造成线路跳闸,甚至引起烧伤,烧断导线等严重事故。舞动也可能引起金具损伤,杆塔螺栓松动、掉落,引起倒搭事故。避免舞动最好是在线路设计时就注意消除足以引起舞动的因素,如在路径选择上尽可能避开易发生舞动的自然条件的地区,在不可能避开而又估计发生舞动可能性很大的区段,则尽可能选用水平排列的单导线。抗舞动的另一有效措施是在发生舞动前及时熔冰,另外还可在导线上安装各种能减弱舞动强度的阻尼装置,包括有阻尼作用的间隔棒。为防止舞动引起相间闪络,也可增大导线间和导线与避雷线间距离,或在导线间加间隔棒来防止相间闪络。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈