微风振动对高压架空线路的危害及防治

齐子丹

【摘 要】本文根据我公司高压架空线路实际情况，以微风振动对高压架空线路的危害性、引起微风振动的因素及微风振动的防治措施来进行阐述。

【关键字】微风振动；架空导线；危害及防治

中图分类号： TM75 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）20-0211-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.094

我公司主要是对矿井供电，供电电源西至河南三门峡东至河南郑州地区，供电面积较大，线路跨度长，供电线路所处环境比较复杂。西部地区供电线路多处于山区风口处，受大风舞动现象比较常见，但在地势平坦地区受微风振动影响也比较广泛。如：2013年4月28日35kV**变电站35kV I**线路事故跳闸，巡线发现35kV I**线26#-27#杆之间线路三相断线。35kV I**线路断线造成**煤矿井下部分负荷停电。经事故分析：35kV I**线路事故跳闸时，天气晴朗，风力属微风，负荷在正常范围内无顶跳现象。线路断股处检查发现，导线断股临近处有多条裂纹。导线长时间受不同应力大小影响，裂纹深浅不一，随着裂纹处截面积的减小，受应力突变，裂纹的尖端发生断股，符合微风振动现象。微风振动产生的原因，是架空线路上的导线在垂直方向风力作用下，导线背风面产生涡流，涡流的形成与消失，使导线产生振动。

1 微风振动对高压架空线路的危害

35kV I**线全线地处煤矿塌陷区范围内，2010年将线路改造移至于此地，杆型为混凝土杆。随着煤炭资源的开发，26#-27#杆仍处于塌陷区范围内，杆塔基础随着地基的沉陷而不稳固，拉线也随之受力不均，受微风振动影响，其振动频率与杆塔振动的自然频率一致，产生共振，致使線路短线、断股。按照《电气设备及运行维护》规定，单相故障接地时，允许供电线路运行2小时。由于煤矿供电的特殊性，为防止接地点的电弧或者过电压引起故障扩大，发展成为多点接地故障，将对煤矿安全供电产生很大影响。线路长时间受振动影响，易造成金具、螺栓松动，杆塔零部件损坏，加速绝缘子老化。横担长时间受微风振动影响，导致固定螺栓松动，横担材质的磨损，致使发生折断事故。防振锤型号、安装的数量及安装距离未按要求，直接影响线路所受张力，受微风振动影响，引起线路断线、断股。

2 影响微风振动的因素

影响微风振动的因素很多，特别是风速，风向，地形，线路材质，导线悬挂高度、防振锤安装等。

（1）风速。风速是风的前进速度。相邻两地间的气压差愈大，空气流动越快，风速越大，风的力量自然也就大。所以，当风速过大时，气流和地面产生很强烈的摩擦，破坏了卡门漩涡现象，从而使导线产生不稳定的振动；当风速小于0.5m/s时，风力过小，则不能使线路形成振动。当有风速稳定、均匀时，且范围在0.5-5m/s之间时，线路最容易出现振动。

（2）风向：风向是指风的来向。当风向吹向导线夹角成45-90°之间时，导线易产生微风振动。当风向吹向导线夹角接近90°时，导线则易产生微风振动；当夹角在30-45°之间时，导线振动几乎不稳定，且不能持续；当夹角小于20°时一般不会出现振动现象。

（3）地形：我单位35kV高压线路大多处于西部山区，地面崎岖，树林较多，严重影响了风速的均匀性和方向的恒定性，一般受大风舞动比较常见。而处地势平坦地区的部分线路，由于地面的粗糙系数较小，对空气的扰乱较差，风速的均匀性和方向的恒定性很难被破坏，线路易受稳定的振动，且持续时间较长。

（4）线路材质：35kV I**线全线采用LGJ-95型，LGJ型架空线表面光滑，其直径和截面比值较小，虽然受风荷载减小，覆冰和舞动现象减少，但增大了微风振动的幅值和持续时间。

（5）导线悬挂高度：在低空，受地面摩擦和建筑物、树木等物体的影响，风速受到阻力，风速变小，对导线影响较小。相反，导线悬挂越高，受地面摩擦和建筑物、树木等物体的影响越小，气流变大，易致线路产生振动。经统计发现，同杆架设的多回路，上方导线比下方导线断股的概率大，导线悬挂高度受风速影响很大，所以在设计线路防振时应考虑线路架设的高度。

（6）防振锤安装：根据安装设计要求，安装时若螺栓头向下，长期受重力以及风力影响和线路振动等综合作用，螺栓自转容易松动，松动后，防振锤对于线路握力不够，就会在运行过程中发生滑移，降低了电线的防振安全系数，使电线长期在不规则大振幅的振动中运行，容易发生疲劳，出现断丝、断股甚至断线事故。所以，线路防震锤安装时要严格按照设计要求进行。

3 微风振动的防治

（1）为减小风速和地形摩擦影响，防振设计时要选择引起振动风速的下限值0.5m/s，其上限值和导线的悬挂高度有关，当悬挂点h<12m/s时，Vmax取4m/s， 当悬挂点h>12m/s时，可按经验公式Vmax=0.087h+3计算。

（2）据统计，不论架空线路是何材质，档距大小，加装防振锤是消除导线振动的最普遍现象，并且效果最好。根据公式计算可得，LGJ-95型导线防振锤安装距离为1.07m。安装时，螺丝上方的六边形螺帽要固定在固定座的螺帽孔内，确保不会松动。由《煤矿电工手册》矿井供电部分查阅，导线的型号、直径及档距可确定安装防振锤个数。

（3）经试验和运行经验证明，利用阻尼线防振具有较好效果，特别是在高频情况下比防振锤防振效果好。阻尼线的材质一般和被保护导线一致。但全线采用阻尼线时，线材花费较多，施工困难，所以阻尼线防振法目前使用不是很广泛。

（4）防振措施除加装防振锤和阻尼线外，还有加装防护线条防振法，而防护线条只能增强导线在线夹出口出的刚性，起到抑制振动弯曲，减少弯曲应力。当单独使用防护线条防振时，对导线的平均运行应力有限制。所以，在重要线路和振动严重地区的线路，一般采用加装防振锤和加装防护线条两种方法，提高线路抗振能力。

4 结束语

在导线内应力和外界力共同作用下，经长时间运行，致使导线断丝、断股，严重时将损坏导线金具及线杆。导线防振方法有加装防振锤法、加装阻尼线法、加装护线条法，本文推荐使导线抗振效果最好的加装防振锤法，确保线路设备安全稳定运行。

【参考文献】

[1]电气设备及运行维护.

[2]煤矿电工手册（矿井供电）.