输电线路微风振动特点及防振措施有哪些「控制震动危害措施二级措施」

今天带来输电线路微风振动特点及防振措施有哪些「控制震动危害措施二级措施」，关于输电线路微风振动特点及防振措施有哪些「控制震动危害措施二级措施」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

作者：高压测试技术 输配电线路

高压架空线路档距超过一定距离，当导线受到1-3级风作用时，会发生微风振动，此时导线悬挂点（线夹出口）处工作条件最为不利，容易发生磨损、疲劳损坏。为防止上述情况发生，架空线路需采取防振措施，今天来谈谈常用防振措施，及其技术要求。

1、微风振动特点与常用防振手段

1.1 振动特点

① 振动概率大

由于较小风速即可引起微风振动，如果不采取防振措施，大部分线路均有较长时间处于微风振动状态。

② 振幅小、频率高

一般微风振动幅值不超过10mm[输电线路导线的振动和防振，王藏柱]，频率位于数HZ至100HZ之间，对于架空导地线而言，小振幅振动下会产生微动磨损，如果外界雨水腐蚀性较强，微动磨损后将导致钢芯的快速锈蚀、机械强度下降。

③ 受地形、档距、架设高度、架设张力影响明显

开阔地容易产生微风振动，档距越大，越容易发生微风振动。对于高电压等级线路，架设高度较高，此时导地线平面的气流受地面地线影响较小，更容易出现微风振动；架设张力越大，振动对导地线损伤越严重。

④ 导线振动波形为正弦波

导线振动波沿导线呈“驻波”分布，波形为正弦波，如图1[_架空输电线路防振问题探讨，李恒宇]。导地线沿线波腹位置振幅最大。

▲图1 导线风振波形

1.2 防振手段

常用防振手段包括安装防震锤、阻尼线，或者防震锤与阻尼线结合使用。高频振动主要由阻尼线防振，低频振动主要由防振锤防振。普通档距导线由于档距小和导线悬挂点较低，一般采用防振锤防振。振动时，导线带动防振锤一起振动，导线的振动能量被防振锤吸收，从而起到对导线的保护作用[输电线路导线的振动和防振]。防震锤材质要求依照《DL/T 1099-2009 防振锤技术条件和试验方法》执行。

大跨越由于振动时间长，要求将振幅限制在更低水平，振幅不超过普通档位的50%，一般采用阻尼线与防震锤相结合的手段，此外部分风振条件特别恶劣，防震锤无法满足要求的区域，需采用阻尼线加防震锤方式实现风振抑制。

2、防振锤

2.1 防震锤的种类及安装方式

① 司托克防振锤

司托克防振锤的两端圆筒形重锤质量相等，具有2个固有谐振频率，通过线夹夹板安装于导线，安装位置应缠绕铝包带。

▲图2 司托克防振锤

② 4R 防振锤（FR防振锤）

两端锤头的重量不等，至线夹的距离也不相等，这样就获得了4个谐振频率。

▲图3 4R 防振锤（FR防振锤）

③ 双扭防振锤（狗头防振锤）

锤头制成偏心茄子形状，相互对着安装在线夹两端的钢绞线上。锤头与线夹成60°而产生预扭矩。该种防振锤具有较多的共振频率和较宽的频带。

▲图4 双扭防振锤（狗头防振锤）

④ 海马防振锤（防滑防振锤）

海马防振锤主要指安装上采用预绞丝方式防滑，锤头本身与其他类型防震锤一致。将防震锤通过预绞丝与导线固定，从而防止防震锤松脱、滑动。

▲图5 海马防振锤（防滑防振锤）

2.2 防震锤安装数量

① 单导线的防震锤数量

国内一般按下表确定防震锤安装数量[电力工程高压送电线路设计手册(第二版)]：

上表中的安装数量一般情况有足够多的安全裕度，部分设计院会扩大上表中的档距范围。

② 分裂导线

二分裂导线采用垂直排列时没有间隔棒，此时其防震锤安装数量与单导线一致。

装设间隔棒的分裂导线，由于间隔棒的阻尼作用，线路振动减弱，对防振要求比单导线宽松。对于四分裂导线，开阔地形一般600吗以上开始装设防震锤，600-800米档距每根子导线装设2个防震锤，800-1000米档距每根子导线装设4个，大于1000米时每根子导线装设6个。[电力工程高压送电线路设计手册(第二版)]

2.3 防震锤安装距离

由于导线振动时波长是随风和应力的大小而变化的,在振动的风速范围内，波长在最大值和最小值之间来回变化。因此，防振锤安装时应该照顾对最大半波长和最小半波长都能起到一定防振作用，而且对其它半波长也有起到较好的防振作用。为了兼顾对最大波长、最小波长振动的抑制效果，通常做法是使防震锤安装位置处的最大、最小波长均有一定的振幅，从而利于振动能量的消耗，一般使防震锤安装位置b1处的最大、最小波长振动的相角相等，也即下图中sin(θM)=sin(θm)，此时θM=180°-θm。

▲图6 防震锤安装位置与振动波形图的关系

上述思路是假定不同波长振动几率相等为基础，然而实际上振动危险频率位于低频、长波段，因此b1取的稍大较好，根据《电力工程高压送电线路设计手册(第二版)》，

其中d为导线直径，vM为振动风速上限，m为单位长度导线质量，Tav为导线平均张力。

当有多个防震锤时，如果危险风振频率较高，可采用等距安装，也即b1=b2=b3。

对于风振环境更为恶劣的线路，应采用不等距安装方式装设多个防震锤，以防止高频振动下第1个防振锤位于波节处而失去效果。第2个防振锤安装距离b2为第1个防振锤安装距离b1的0.4-0.6倍，重锤重量亦减轻1.7倍[电力工程高压送电线路设计手册(第二版)]。

3、阻尼线

3.1 阻尼线防振原理

阻尼线一般用于被防护导线相同的导线形成“花边”装悬挂在一档两侧导线，可以获得较宽的频率特性，适用于大跨越档内导、地线的防振。阻尼线与导线连接的位置相当于有防震锤，多个连接点相当于有多个防震锤联动作用，实现对振动的抑制。单用阻尼线时容易在外侧末端引发断股，一般采用阻尼线和防振锤配合使用的方式，部分设计将防振锤安装在阻尼线花边内，使防振方案对于低频和高频均有良好的防振效果。

▲图7 阻尼线与防震锤配合使用

3.2 阻尼线的选择

① 临近悬挂点第一个阻尼线结点位置

仿照防震锤安装距离，去最小半波长的0.5-0.9倍。也可按低频最危险振动风速下的波腹1/4处计算。

② 阻尼线花边弧垂

阻尼线花边弧垂对消振影响不大，一般取花边长度的1/6-1/10[电力工程高压送电线路设计手册(第二版)]。

上述是根据经验所做的初步设计，对于大跨越而言往往还需要通过试验对阻尼线的效果进行验证，进而修改设计参数。

4、导地线防振措施的验证

当线路采取阻尼线或者阻尼线加防震锤的方式进行防振，一般需要通过防振试验确定阻尼线的花边数量、花边长度等参数。

试验一般在防振研究机构的振动试验台进行，如图 8。

▲图8 振动试验装置

防振试验的原理是通过试验台控制振动频率，通过监测端部固定位置（如线夹出口89mm）处的振动幅值确定导线应变是否超出要求。普通导线要求应变不超出100με，对于大跨越要求导线应变不超出50με。

通过初设选定若干防振方案，如不同的阻尼线型式及配合不同的防震锤数量，通过防振试验确定最优方案。以文献[梅江大跨越的防振设计]为例，不同型式阻尼线-防震锤配置下的防振效果如图9。

▲图9 不同防振配置下的防振效果

[大截面导线及地线防振方案设计及试验]

（方案4为等距装设3组防震锤，方案5为花边5-4-3阻尼线，方案11为花边4-3-2阻尼线加3个防震锤）

由图可知，单纯阻尼线对低频振动抑制效果不佳，与防震锤配合使用可以对高、低频振动均起到良好的抑制作用。

5、小结

①大档距、高架设、高应力线路容易发生微风振动。

②微风振动幅值超标容易造成线夹出口导地线磨损、断线。

③防振锤、阻尼线加防震锤是抑制微风振动的主要手段，阻尼线加防震锤防振覆盖频率更宽，适用于大跨越，单一防振锤适用于普通线路。

④导线振动波沿导线呈“驻波”分布，防震锤位于波腹时对振动抑制效果最佳，由于实际振动频率分布于一定范围，因此防振锤安装位置应兼顾不同频率振动的抑制效果。

⑤大跨越防振设计需要通过振动试验予以验证。