【摘要】根據(jù)750千伏烏吐Ⅰ線247#塔引流線斷股缺陷，對線路風(fēng)區(qū)、大高差情況下的引流線受力問題進(jìn)行分析，找出具體原因，提出相應(yīng)改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；引流線；風(fēng)振動；大高差

耐張鐵塔的跳線分為直引和繞引兩類。直引跳線是由桿塔一側(cè)的耐張線夾引出，穿過橫擔(dān)到另一側(cè)耐張線夾，類似一個(gè)很小的孤立檔距。而繞引，則是指引線經(jīng)過旁邊的絕緣子串，繞到另一側(cè)而引接的，它相當(dāng)于有中間轉(zhuǎn)角的兩個(gè)小連續(xù)檔。現(xiàn)有線路上，中相跳線普遍采用的是繞引接法。此外，跳線的弧垂和線長應(yīng)充分滿足各類過電壓下的運(yùn)行要求、滿足相應(yīng)的風(fēng)偏及荷載分布。

在實(shí)際運(yùn)行中，由跳線引起的各類事故、缺陷也時(shí)有發(fā)生。2013年3月24日經(jīng)工作人員巡視發(fā)現(xiàn)，新疆750千伏烏吐Ⅰ線247#耐張塔中相大號側(cè)左上、右上、右中（面對大號方向）3根引流子線分別在壓接管口、調(diào)距線夾處出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)喙?，其中右上子?dǎo)線鋁股全部折斷，僅剩鋼芯連接。

一、現(xiàn)場基本情況

新疆750千伏烏吐Ⅰ線247#塔位于達(dá)坂城地區(qū)后溝高山山頂，與248#塔之間檔距為565米，與246#塔之間檔距為401米。247#塔高于248#塔216.1米，低于246#塔18.7米，屬于30里風(fēng)區(qū)，設(shè)計(jì)風(fēng)速42米/秒，常年平均風(fēng)力在5級左右。

二、主要原因分析

1.風(fēng)振動

當(dāng)穩(wěn)定的微風(fēng)吹過架空線路時(shí)，在導(dǎo)線的背風(fēng)面，會產(chǎn)生一個(gè)上下交替變化的氣旋渦流（如圖3所示），從而使導(dǎo)線受到上下交變的脈沖力，當(dāng)這個(gè)脈沖力的頻率與導(dǎo)線的固有自振頻率相等時(shí)，導(dǎo)線在垂直面內(nèi)將產(chǎn)生諧振——即風(fēng)振動。

當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)，由于風(fēng)傳給導(dǎo)線的能量相對較小，一般不會引起振動。有數(shù)據(jù)表明，導(dǎo)線的起振風(fēng)速大約在0.5米每秒，這是導(dǎo)線起振的下限風(fēng)速。而導(dǎo)線的上限風(fēng)速則與導(dǎo)線懸掛高度和檔距以及地形等因素有關(guān)。當(dāng)懸掛高度增加時(shí)，由于風(fēng)受地面的影響相對較小，更容易產(chǎn)生平穩(wěn)的氣流，所以振動的上限風(fēng)速明顯增加。當(dāng)風(fēng)向與導(dǎo)線軸向夾角成45度到90度時(shí)，會產(chǎn)生穩(wěn)定的振動；夾角為30度到45度時(shí)，產(chǎn)生不穩(wěn)定的振動；夾角小于20度時(shí)基本不產(chǎn)生振動。

根據(jù)上述分析得，新疆750千伏烏吐Ⅰ線247#塔導(dǎo)線懸掛高度較高且位于風(fēng)區(qū)，上限風(fēng)速隨之增加，再加上此地常年出現(xiàn)西北風(fēng)天氣，風(fēng)向與導(dǎo)線約成60度角，所以較容易形成穩(wěn)定的氣流，造成持久的風(fēng)振動。

因?yàn)樘€的張力比導(dǎo)線的張力小兩個(gè)數(shù)量級左右，且跳線弧垂與跳線跨距之比為0.1—0.25，導(dǎo)線弧垂與檔距之比為0.05左右，又因?yàn)樽灾氐年P(guān)系，跳線應(yīng)力主要受氣溫控制，受比載影響較小。因此，跳線會與導(dǎo)線產(chǎn)生不同頻率的振動，其振動幅度更大，也更容易造成疲勞損壞。其次，跳線懸掛點(diǎn)在任一振動頻率下都是波節(jié)，懸掛點(diǎn)和支撐點(diǎn)本來就是承受機(jī)械力最嚴(yán)重的地方，除了張力大之外還受到壓接管口的擠壓，以及跳線變形的彎曲力，再加上振動時(shí)反復(fù)曲折變形的動態(tài)應(yīng)力作用，對于跳線來說是非常不利的，因此我們發(fā)現(xiàn)此次缺陷的斷線點(diǎn)均在壓接管口和調(diào)距線夾附近。綜上所述，跳線的風(fēng)振動是引發(fā)斷股缺陷的最主要原因之一。

2.大高差

高差——地形的起伏不平或桿塔高度不同時(shí)，會造成架空線懸掛高度不相等，同一檔距兩懸掛點(diǎn)間的高度差h簡稱為高差，兩懸掛點(diǎn)連線與水平面的夾角a稱為高差角（如圖4所示）；應(yīng)力——是指導(dǎo)線的單位截面積（即單位長度、單位面積）上所分?jǐn)偟降淖饔昧Φ臄?shù)值。所以說應(yīng)力不是力，它反映的是受力的密度，單位N/mm2。

在輸電線路中，同一檔內(nèi)架空線任意兩點(diǎn)的應(yīng)力差等于該兩點(diǎn)間高度差與比載的乘積（即σ2-σ1=r（y2-y1））。顯然，同一檔內(nèi)相對高度越高，該點(diǎn)應(yīng)力就越大。在同一檔內(nèi)，最大應(yīng)力發(fā)生在較高的懸掛點(diǎn)上。從現(xiàn)場情況看，247#塔高于248#塔216.1米，低于246#塔18.7米，所以最大應(yīng)力主要集中在247#塔大號側(cè)掛點(diǎn)處，是造成斷股的又一主要原因。

新疆750千伏烏吐Ⅰ線247#至248#之間弧垂最低點(diǎn)落在檔外，所以此檔中247#大號側(cè)承受下壓力，248#小號側(cè)承受上拔力。在大高差線路中，承受下壓力的高懸點(diǎn)彎矩最大，彎曲應(yīng)力也最大，基本達(dá)到最大使用應(yīng)力。這樣大的彎曲應(yīng)力會使鋁線受拉部分的綜合應(yīng)力超過材料的屈服極限，而在所有可能發(fā)生斷線的點(diǎn)上，247#塔中相左上、右上、右中三根引流子線掛點(diǎn)不但承受最大彎曲應(yīng)力，且由于相對較短受拉力較大，在彎曲應(yīng)力的作用下極易產(chǎn)生斷股。

三、缺陷處理情況

1.目前已對新疆750千伏烏吐Ⅰ線247#耐張塔中相斷股的三根引流子導(dǎo)線進(jìn)行了更換，更換后的引流子線長度在原設(shè)計(jì)值基礎(chǔ)上增加了30厘米。

2.在247#塔中相大小號側(cè)，分別對引流子線加裝了小引流（即利用T型線夾在導(dǎo)線端與引流線間增設(shè)三根小引流線），這樣既有利于電流的導(dǎo)通，又對以往的單節(jié)點(diǎn)受力進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)。

四、防范措施

1.線路設(shè)計(jì)階段應(yīng)從應(yīng)力效合、荷載分布、彎曲應(yīng)力等方面入手，對各部位受力情況進(jìn)行深入的計(jì)算和分析，選擇合理的連接金具或改變引流線繞引方式，以達(dá)到減小應(yīng)力集中程度，改善彎曲應(yīng)力過大的現(xiàn)狀，從根本上解決大高差區(qū)段因風(fēng)振動造成的引線斷股、磨損。

2.在線路架線施工過程中，往往通過計(jì)算預(yù)先求出桿塔導(dǎo)線支持點(diǎn)之間的長度和耐張塔跳線的長度。但對于跳線部分，用以往的方法計(jì)算，會造成計(jì)算的長度和實(shí)際需要的長度不能完全合適，并且只是把跳線當(dāng)作幾何模型來模擬計(jì)算求其長度，對跳線大小、形態(tài)變化的主要原因、如導(dǎo)線的剛性、線夾的種類等都未進(jìn)行考慮。為了克服此類缺點(diǎn)，應(yīng)學(xué)習(xí)研究新的計(jì)算方法，利用坐標(biāo)軸將跳線視作彈簧，用花鍵曲線計(jì)算跳線長度。

3.在線路運(yùn)行維護(hù)方面，應(yīng)加強(qiáng)巡視人員技能培訓(xùn)，提高責(zé)任心。風(fēng)振動的破壞是一個(gè)積累的過程，并非一時(shí)間造成。在巡視過程中應(yīng)對關(guān)鍵部位仔細(xì)巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)研究并制定防范措施，以免釀成事故。為及時(shí)了解山區(qū)、交通困難地區(qū)等區(qū)段的線路運(yùn)維情況，應(yīng)加大科技投入，開展線路在線監(jiān)測，掌握運(yùn)維情況的變化。

五、結(jié)束語

輸電線路耐張塔引流線起著導(dǎo)通電流的作用，是線路重要的組成部分。從線路設(shè)計(jì)、工程施工到日后的運(yùn)行維護(hù)都應(yīng)高度重視，尤其在大風(fēng)區(qū)、大高差、大跨越、山區(qū)等特殊地段，考慮到受力過大、應(yīng)力集中等原因，應(yīng)加強(qiáng)巡視和監(jiān)察，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)治理。另外，造成輸電線路引流線斷股的原因很多，本文針對新疆750千伏烏吐Ⅰ線247#塔引流線斷股的缺陷從風(fēng)振動和大高差兩方面入手主要對材料受力做出了解釋，在線路實(shí)際運(yùn)行維護(hù)過程中，電流的熱效應(yīng)、材料接觸電阻、蠕變等往往也是造成引流線各類缺陷的主要原因。各有關(guān)單位應(yīng)對其展開深入研究，加大人員理論培訓(xùn)，高效運(yùn)用各種科技手段將引流線的運(yùn)維工作推向新的高度。

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