许德志

摘 要：输电线路的微风振动引起的导地线疲劳断股已成为线路安全运行的重要隐患，该文分析当前线路常用防振措施的原理，以大埔电厂送出线路工程为例，通过多种防振形式组合的试验研究，优选出符合工程实际需求的防振方案并给予应用。

关键词：输电线路 防振试验 应用

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0042-03

輸电线路的微风振动引起的导地线疲劳断股是威胁线路安全运行的重要因素之一，线路的微风振动是强烈且持续不断的，若不安装有效的防振装置，导地线将很可能因振动过大发生疲劳断股，若停电换线则会造成巨大的经济损失。为此采用合适的线路防振措施具有重大意义。

1 工程概况

该次研究对象为大埔电厂送出线路工程中N3-N4线段，两边为双回路自立式角钢铁塔，导线采用的是2×JL/G1A-630/45型钢芯铝绞线，地线采用48芯OPGW复合光缆，档距为1 027 m。

由于输电线路微风振动的非线性，目前尚不能完全通过理论计算确定防振装置，因此，该文通过线路的微风振动模拟试验优选出理想的防振方案。

为了有效保护线路的安全运行，必须针对线路的防振要求，优选出一个令人满意的防振方案供工程使用。确保防振方案同时满足：（1）防振方案必须有很好消耗能量的特性，并且在需要保护的微风振动整个频域内，能将线夹出口的动弯应变均控制在安全范围以内；（2）防振方案设计合理，防振方案从档中侧到档端侧顺序消耗高频、中频、低频的振动能量，各防振元件均发挥其消振作用，线夹出口的动弯应变水平比较接近；（3）线夹处应受到特别保护；（4）方案简单，施工运行维护方便。

2 防振措施及防振装置介绍

输电线微风振动国内外常用的防振装置主要有两种：一种是防振锤，另一种是阻尼线或阻尼线与防振锤联合设置。阻尼线以它的频率范围宽，频响曲线峰值不太尖锐等特点正越来越多地用于大跨越，而且阻尼线具有取材方便，制造安装简单、型式多样等优点。

架空输电线路的防振措施一般从两方面着手：一是在架空线上加装防振装置，用来吸收或减弱振动的能量，以达到防振的目的。如采用防振锤、阻尼线；二是加强导线的耐振能力，改善导线的耐振性能，如护线条。

目前我国有很多防振锤，常见的有F型和FR型，其基本原理是一样的。当发生微风振动时，防振锤的线夹随着输电线路一起振动，并将振动能量传递给锤头，使其振动。同时锤头的振动使导线发生弯曲变形，导线的各股线之间产生摩擦。防振锤把导线振动的机械能一部分转移为锤头的振动机械能；另一部分转化为摩擦热能，从而抑制了输电线路的振动。为此可通过设计不同的防振锤个数研究线路的防振方案。

阻尼线和防振锤联合防振装置是由数个不同长度的阻尼线和防振锤组成。不同长度的阻尼线花边的谐振频率不同，即消耗振动能量的频率区域不同。只要使阻尼线花边的振动频率尽可能覆盖导线整个风振频率，在防振锤和阻尼线花边的共同作用下，将导线在各频段的振动强度降低，起到有效的防振作用。由于防振锤置于铁塔侧的阻尼线内，从而避免了防振锤长期处于大振幅状态而引起疲劳损坏，防振锤在整个防振装置中起低频补偿作用，对防振锤本身的性能要求不是很高，因此该种防振装置性能稳定，可以长期运行，在我国得到越来越广泛的应用。

3 防振试验理论

防振试验的基本原理是能量平衡原理，即导线吸收的风能与自身及防振设施消耗的能量相等，如下所示：

（1）

其中为风能；为导线自身消耗的能量；为防振装置消耗的能量；为间隔棒消耗的能量，对单导线、无间隔棒的分裂导线和地线该项为零。

4 试验装置

参考国内外已有试验，设计了输电线微风振动的室内模拟试验。整个试验主要由悬挂固定系统、张拉系统、激励系统和测试与数据采集系统组成。如图1所示。

5 试验设计

试验主要包括：（1）自阻尼测试试验；（2）防振锤消振试验；c阻尼线消振试验；（3）防振锤加阻尼线消振试验。

在悬垂线夹出口处线股上贴两片应变片测量导线的动弯应变；利用动弯应变的变化情况校对衡量导线的振动强度，以评价防振锤、阻尼线、防振锤加阻尼线防振方案的防振效果。

阻尼线加防振锤联合防振装置主要由阻尼线花边和防振锤组成。根据不同长度阻尼线花边的谐振频率的不同，选择不同长度的阻尼线花边组合安装，使它们保护的频率范围覆盖整个风振频率，防振锤安装于档端侧的大阻尼线花边的中点上。这样防振锤的夹头振幅较小，可以避免防振锤的振动疲劳，同时对防振方案又起到低频补偿作用。

根据线路工程的参数及自阻尼特性、阻尼线及防振锤特性，设计了工程的防振装置，如表1所示。

6 试验情况及结果分析

6.1 线路自阻尼特性测试

根据自阻尼测量的方法测试单导线的激振力、激振速率、波腹双振幅等数据。采用自阻尼拟合的方法，选择合理的数据点根据功率迫振法在双对数坐标上绘制各频率下Pc与相对振幅Y/D关系的一组曲线，建立导线自阻尼解析式。

6.2 防振锤测试

根据防振锤设计的原理，计算防振锤的安装位置，分别设计了安装1个防振锤、等距安装2个防振锤、不等距安装2个防振锤、等距安装3个防振锤的设计思想，分析对比线夹出口处动弯应变的大小值选出单独采用防振锤进行防振的优选方案。通过四组防振方案的对比，由共振频率下的防振效率可以得出等距安装3个防振锤的防振方案相对来讲防振效果最显著，为单独采用防振锤进行防振的优选方案。

6.3 阻尼线测试

根据阻尼线长度安装的要求，分别设计了安装4 m、3 m、2 m阻尼线；5 m、4 m、3 m阻尼线；5 m、3 m、2 m阻尼线进行防振的试验方案（为了施工安装方便采用与导线同型号的导线为阻尼线），对比分析线夹出口处动弯应变的大小值选出单独采用阻尼线进行防振的优选方案。通过对三组防振方案的对比，主要考虑共振频率的防振效率，可以得出5 m，4 m，3 m阻尼线防振方案防振效果最显著，为优选方案。

6.4 阻尼线加防振锤测试

根据阻尼线和防振锤防振的特点，以及本导线采用防振锤和阻尼线防振的优缺点，分别设计了安装4 m、3 m、2 m阻尼线和1个、2个、3个防振锤防振的方案，并根据试验结果调整安装位置，找到最优的防振方案。通过对以上防振方案的对比，主要考虑共振频率的防振效率，可以得出4 m，3 m，2 m阻尼线+3个防振锤的防振方案防振效果最显著，为优选方案。

7 结语

通过对大埔电厂送出线路跨越段的各防振方案试验结果的对比可以得出：防振锤方案的防振效果随防振锤个数的增加而明显，等距安装3个防振锤的防振效果最好，为优选方案；阻尼线方案对低频的防振效果总体上满足随花边长度的增大而明显，高频的防振效果差别不大，5 m，4 m，3 m阻尼线防振方案效果最好，为优选方案；阻尼线加防振锤的防振效果总体良好，4 m，3 m，2 m阻尼线+3个防振锤方案为优选方案。

通过对三组优选方案的进一步对比可以得出，4 m，3 m，2 m阻尼线+3个防振锤方案对无防振的共振频率减振效果较其他两组方案优，在其他频率处的减振效果也较其他两组好。故最终采用4 m，3 m，2 m阻尼线+3个防振锤方案作为最优方案。

参考文献

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