乌吐哈线路微风振动分析

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1、750kV乌吐哈输电线路微风振动分析西北电力设计院新疆电力设计院2009年3月6/6一、沿线微风振动情况输电线路断线事故是电力生产中一类恶性事故，架空线断股将会直接引发断线事故。目前，新疆主电网内多条输电线路都发现了架空线断股现象，尤其220kV楼哈线投运以来，其架空地线就发生断股近300余处。220kV楼哈线途径新疆著名的“百里风区”(全年八级以上大风天气近120天)，运行工况十分恶劣，平均距312国道达30余公里，交通极为不便。虽然220kV楼哈线在部分地段设计上已采用了防振锤，但事实表明这种方式并

2、没有完全防止微风振动的危害，而剧烈的微风振动却导致了800余只地线防振锤损坏失效。大面积地线断股已成为影响楼哈线安全运行的重大隐患。为消除这种隐患，已于2007年10月大面积更换了地线。架空线断股不仅影响其导流性能，更重要的是大大降低了它的抗拉强度，直接威胁输电线路的安全运行。据统计大多数断股为架空线微风振动造成的疲劳破坏，常常发生在悬垂线夹、防振锤夹板内等处，更有些在架空线内层，线路巡视人员不易发现，其隐蔽性和危害性很强，常造成巨大的经济损失和难以预料的事故。因此，有必要对750kV乌吐哈沿线的微风振

3、动进行分析，划分出易发生微风振动的区段，提出切实可行的抑制微风振动方案。二、影响微风振动的主要因素影响微风振动的主要因素一般有以下几个方面。1、风速和风向风是架空线振动的基本因素。根据雷诺数范围，风速太小或过大都不产生“卡门涡列”。一般产生微风振动的风速范围在0.5～10m/s之间。如220kV楼哈线中在“百里风区”的300基杆塔发生断股40余处，而两侧的500基杆塔发生了260余处，发生几率在4倍左右。同时架空线振动与否，与风向也有很大关系。当风向与架空线夹角为45°-90°时，易于发生振动，小于30

4、°后，基本不发生微风振动。以上情况说明，在“百里风区”由于风速过大，虽然也发生了由于微风振动造成断股现象，但较风速小的地段，其微风振动反而较小。根据路径整体走向，吐鲁番～哈密段主导风向基本为北、东北，在吐鲁番附近主导方向基本为东，而本工程路径基本为东西走向，因此吐鲁番～哈密段除吐鲁番出线段外主导风向与线路夹角约在45°-90°6/6，应该说容易发生微风振动。乌鲁木齐～吐鲁番段主导风向基本为东、西方向，在乌鲁木齐主导风向为西北，在米泉主导风向为东南，乌鲁木齐～吐鲁番段路径在乌鲁木齐、米泉段虽然线路走向与主

5、导风向夹角较大，但此段为山区，不易发生微风振动，其余地段路径走向与主导风向夹角很小，应该不易发生微风振动。2、架空线直径直径较小的架空线其振动频率较高。以楼哈线为例，当输入风速为5米／秒时，其架空地线振动频率达到115赫兹，而导线只有36赫兹。事实也恰恰证明了这一点，目前楼哈线地线断股已达300余处，而导线尚未发现1例。当在同样的风速情况下，直径较小的架空线其“半波数”较多，相应其较小的“半波长”较多，对于兼顾最大和最小半波长安装的防振锤将不能很好的发挥作用，并可能导致其自身损坏。750kV乌吐哈线路导

6、地线直径均比220kV楼哈线要大，可以预见其微风振动应该较楼哈线要弱。3、架空线拉力架空线的自阻尼特性直接与其平均运行应力相关，应力大，其自阻尼性差，反之则较好。平均运行应力与年平均气温直接相关，因此在设计中合理选择年平均气温和平均运行应力上限都很重要。输电线路在实际运行过程中，当架空线应力增大时，将使架空线振动的半波长增大，同时使最大半波长出现的几率明显增多，对于兼顾最大和最小半波长安装的防振锤就不能有效抑制其振动。楼哈线的运行也证实了这一点，经过一个冬季后(低温时，架空线应力将增大)，其断股数明显增

7、加。750kV线路由于导地线之间距离大，地线运行应力一般较220kV线路较小，产生微风振动的概率应该较220kV线路要小一些。4、防振装置的消振效果目前，我国采用的基本防振装置有Stoekbridge防振锤(FG和FD系列)、FR音叉型防振锤、扭矩防振锤、狗骨头型防振锤、阻尼线和护线条等。Stoekbridge防振锤是目前应用最为广泛的防振装置，它能产生由锤头自转的一频振动和锤头绕固定点转动的二频振动。它的谐振频率在10Hz、15Hz、25Hz、45Hz附近。FR音叉型防振锤目前在500kV、750kV

8、线路上使用较多，，其结构原理是在固定线夹两侧的钢绞线长度不等，两端重锤重量也不相同，因而产生四个谐振频率。它的谐振频率在10Hz、40Hz附近。6/6扭矩防振锤的特点是钢绞线两端的重锤是用圆钢做的防振环代替，并分别布置在钢绞线的前后侧，形成一定的角度，当电线振动时，重锤使钢绞线收到弯矩和扭矩的两种作用，可获得三个谐振频率。目前在线路上使用较少。狗骨头型防振锤的特点是钢绞线两端的重锤是用圆钢成狗骨头形状，两个重锤不对称，并分别布置在钢绞线的前