詹楊凱

云南送變電工程有限公司 云南 昆明 650200

1 引言

架空電力線路在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之后容易在導(dǎo)線懸垂線夾、耐張線夾、瓷瓶綁扎點(diǎn)等掛線的位置以及支撐點(diǎn)等位置出現(xiàn)磨損或者是斷股的問(wèn)題,而由于架空電力線路的架設(shè)高度較高,通常針對(duì)上述問(wèn)題也無(wú)法通過(guò)肉眼巡視檢查的方式來(lái)發(fā)現(xiàn)。但是此種故障如果沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行消除,則容易造成更為嚴(yán)重的故障,表現(xiàn)出大面積斷股或者是斷線等問(wèn)題,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)倒桿以及倒塔等問(wèn)題,會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常和安全運(yùn)行造成嚴(yán)重危害。為此,文章就針對(duì)此斷股的原因以及預(yù)防對(duì)策進(jìn)行研究。

2 導(dǎo)線斷股斷線故障現(xiàn)象原因分析

2.1 事故情況 以某架空電力線路為例,在某一個(gè)時(shí)刻發(fā)現(xiàn)其中的10k V線路中的某1＃桿段中的B相導(dǎo)線中與1＃桿比較接近的第3個(gè)防振錘固定線夾位置出現(xiàn)了的斷裂的問(wèn)題。而且對(duì)斷裂的位置進(jìn)行檢查可知,其中有6根鋁股發(fā)生了斷裂且斷面比較整齊,而其中的一根鋼芯則從與導(dǎo)線斷點(diǎn)0.4 m 的位置發(fā)生了斷裂,且導(dǎo)致防振錘一邊的錘頭掉落,斷點(diǎn)與耐張線夾的距離為1.2 m。

2.2 事故分析 在出現(xiàn)了上述事故之后,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)上述桿段的檔距和高差等進(jìn)行了測(cè)試,并且對(duì)防震錘的安裝距離也進(jìn)行了計(jì)算,分析得知,導(dǎo)致此事故出現(xiàn)的主要原因主要有以下幾點(diǎn)。

2.2.1 微風(fēng)振動(dòng) 由于此事故發(fā)生在第一個(gè)防震錘的固定線夾的位置,而且其中的一根鋼芯的斷面呈現(xiàn)出錘形的特點(diǎn),其他的6根鋁股的斷面則比較整齊,因此可以推斷此導(dǎo)線并不是一次性杯拉斷的。也就是說(shuō),在此導(dǎo)線受到長(zhǎng)期的微風(fēng)振動(dòng)的因素下,由于在此斷裂的位置經(jīng)過(guò)不斷的扭折之后,導(dǎo)致上述鋁股出現(xiàn)了疲勞損傷的問(wèn)題,而且在6根鋁股被折斷之后,也導(dǎo)致鋼芯無(wú)法承受導(dǎo)線的重量而出現(xiàn)了瞬間被拉斷的問(wèn)題。

2.2.2 防振錘安裝不規(guī)范 在經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量之后發(fā)現(xiàn)上述1＃和2＃桿段之間的導(dǎo)線防振錘的安裝距離不符合規(guī)范要求,實(shí)際測(cè)量為0.4 m,而要求則為0.61 m。也正是由于此問(wèn)題,導(dǎo)致此安裝位置正好處于導(dǎo)線振動(dòng)波的波節(jié)點(diǎn)范圍之內(nèi),黨導(dǎo)線振動(dòng)的能量傳遞過(guò)來(lái)時(shí),就會(huì)增加此位置的彎曲應(yīng)力和擠壓應(yīng)力,因此就會(huì)使得在長(zhǎng)期受到上述應(yīng)力的作用下而導(dǎo)致導(dǎo)線出現(xiàn)彎曲疲勞磨損以及斷股或斷線等問(wèn)題。

2.2.3 桿段檔距、高差較大 由于上述1＃和2＃桿段之間具有較大的桿距,為此就需要提高導(dǎo)線掛線點(diǎn),但是這也導(dǎo)致吹向?qū)Ь€的風(fēng)會(huì)受到較小的地面摩擦的影響,這就會(huì)增加導(dǎo)線的振動(dòng)頻率。這主要是由于導(dǎo)線的振動(dòng)能量是與半波長(zhǎng)呈正比例關(guān)系的,如果半波長(zhǎng)的數(shù)值固定,如果出現(xiàn)檔距增加的情況,就會(huì)導(dǎo)致半波數(shù)的增加,這也會(huì)增加導(dǎo)線接收到的振動(dòng)能量,因而容易造成導(dǎo)線斷股斷線的問(wèn)題發(fā)生。

3 導(dǎo)線的振動(dòng)原理

架空電力線路導(dǎo)線在運(yùn)行中不可避免會(huì)受到微風(fēng)的影響,而如果風(fēng)速超過(guò)0.5 m/s,就會(huì)在導(dǎo)線背風(fēng)面形成一個(gè)氣流旋渦,此氣流旋渦會(huì)按照一定的頻率上下交替變化,因此就會(huì)給導(dǎo)線造成一個(gè)交變的脈沖。如果上述氣流的交變頻率與導(dǎo)線的固有自振頻率相同時(shí)就會(huì)導(dǎo)致共振的產(chǎn)生。如果上述振動(dòng)問(wèn)題的持續(xù)時(shí)間超過(guò)了全年時(shí)間的30～50%,無(wú)論是以何種頻率進(jìn)行振動(dòng),都容易導(dǎo)致線夾出口的位置以及瓷瓶綁扎的位置由于反復(fù)拗折而導(dǎo)致導(dǎo)線材料疲勞磨損以及斷股或斷線問(wèn)題的發(fā)生。

4 影響導(dǎo)線振動(dòng)的因素

首先是風(fēng)的因素。均勻穩(wěn)定的風(fēng)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線振動(dòng)問(wèn)題的發(fā)生,而導(dǎo)線的懸掛高度、檔距、風(fēng)速、風(fēng)向和地貌等因素都會(huì)對(duì)風(fēng)速的均勻性造成影響。如果風(fēng)速超過(guò)0.5～0.8 m/s就會(huì)增加風(fēng)與地面的摩擦,導(dǎo)致地面上一定高度范圍內(nèi)的風(fēng)速均勻性被破壞。而由于氣流旋渦對(duì)導(dǎo)線會(huì)造成一定的沖擊,此沖擊產(chǎn)生的能量就會(huì)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)線振動(dòng)的產(chǎn)生和維持所需要的能量。而且在風(fēng)速有規(guī)則和小幅度的變化中表現(xiàn)出一定的均勻性,就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線在相對(duì)穩(wěn)定的振動(dòng)頻率下持續(xù)振動(dòng)。

其次就是架空導(dǎo)線檔距的影響。這主要表現(xiàn)出在線路檔距增加時(shí)會(huì)增加導(dǎo)線的半波數(shù),而且如果風(fēng)給導(dǎo)線半波長(zhǎng)的能量一定,則會(huì)表現(xiàn)出風(fēng)給大檔距的總能量就比給小檔距的大,這就會(huì)增加導(dǎo)線振動(dòng)的劇烈程度。

最后就是應(yīng)力因素的影響。這主要表現(xiàn)在導(dǎo)線受到較大的靜態(tài)應(yīng)力時(shí)會(huì)增加振動(dòng)頻帶的寬度并容易導(dǎo)致振動(dòng)的問(wèn)題?；蛘咴趯?dǎo)線受到長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)脈動(dòng)力的作用,也會(huì)由于在導(dǎo)線的靜態(tài)應(yīng)力上疊加了動(dòng)態(tài)應(yīng)力而使得在靜態(tài)應(yīng)力較大時(shí),導(dǎo)致較大的動(dòng)態(tài)應(yīng)力會(huì)對(duì)線路造成更大的危害。且在靜態(tài)以你管理增加時(shí)還會(huì)降低導(dǎo)線對(duì)振動(dòng)的阻尼作用,因此也會(huì)使得導(dǎo)線材料疲勞并導(dǎo)致振動(dòng)劇烈程度的增加。

5 導(dǎo)線的防振措施

5.1 減弱導(dǎo)線振動(dòng)能量的措施 一是從線路設(shè)計(jì)方面,不僅要盡量不要在開(kāi)闊地帶進(jìn)行線路的設(shè)置,而且要盡量避免出現(xiàn)大跨越和大檔距的設(shè)計(jì)現(xiàn)象,而且還要在保證對(duì)地安全距離的同時(shí),對(duì)導(dǎo)線弧垂進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整來(lái)降低導(dǎo)線的運(yùn)行張力。二是對(duì)線路設(shè)備本身進(jìn)行利用來(lái)發(fā)揮其對(duì)導(dǎo)線的阻尼作用,或者是盡量選擇具有較高疲勞強(qiáng)度極限的導(dǎo)線等。三是通過(guò)防振裝置在導(dǎo)線上的安裝來(lái)對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)能量的吸收或減弱,或者是通過(guò)防振錘和阻尼線的應(yīng)用來(lái)起到消振的作用。在防振錘安裝中需要保證其距離負(fù)荷設(shè)計(jì)要求,保證其消振作用的發(fā)揮。

5.2 提高導(dǎo)線設(shè)備耐振性能的措施 將護(hù)線條、打背線或預(yù)絞絲線夾等安裝在導(dǎo)線線夾的固定位置來(lái)提高此位置導(dǎo)線的剛性,同時(shí)也對(duì)導(dǎo)線的彎曲應(yīng)力、擠壓應(yīng)力以及磨損等進(jìn)行減小,并且有效發(fā)揮對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)的阻尼作用。此外,還可以通過(guò)具有轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性能的線夾的應(yīng)用來(lái)對(duì)線夾的耐振性能進(jìn)行改善。通過(guò)上述改進(jìn)之后就可以保證線夾隨著導(dǎo)線的上下振動(dòng)來(lái)靈活轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線在線夾出口位置彎曲應(yīng)力的減少。

6 結(jié)語(yǔ)

架空電力線路在室外長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí),容易受到風(fēng)力等自然因素的影響而導(dǎo)致出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題,而在長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)、加之檔距設(shè)計(jì)、防振錘設(shè)計(jì)和安裝中出現(xiàn)偏差,則會(huì)加劇導(dǎo)線的振動(dòng)問(wèn)題,導(dǎo)致出現(xiàn)導(dǎo)線的磨損以及斷股、斷線等問(wèn)題的發(fā)生。這就需要從設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)行維護(hù)中做好對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)問(wèn)題的預(yù)防,實(shí)現(xiàn)架空電力線路運(yùn)行可靠性和安全性的提升。