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高壓輸電線路防震錘用途原理

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1535次  |  2020年09月01日  

高壓輸電架空線路中,靠近絕緣子兩側(cè)的線路掛的一個(gè)小錘是電力線路中叫“防振錘”的東西,其實(shí)在防振錘和絕緣子旁邊還有“阻尼條”和護(hù)線條,它們?nèi)咧g相互配合依賴各負(fù)其責(zé)。它們的重要用途是為了線路因?yàn)轱L(fēng)力影響出現(xiàn)低頻振蕩造成線路斷股或者斷裂,保證高壓輸電線路的安全。下面本人比較詳細(xì)靠譜的說(shuō)一下。


高壓輸電架空線路中,導(dǎo)線和避雷器常常由于風(fēng)力的用途而出現(xiàn)垂直振動(dòng),以及日積月累造成導(dǎo)線斷股、金具損壞、線間短路等事故,嚴(yán)重地威脅著輸電線路的安全。


根據(jù)引起導(dǎo)線振動(dòng)的起因和導(dǎo)線振動(dòng)的形式,可以把導(dǎo)線振動(dòng)用象分為的類型有:微風(fēng)振動(dòng)、次檔距振動(dòng)、舞動(dòng)、脫冰跳躍、橫向磁擊電暈舞動(dòng)、短路振動(dòng)、湍流振動(dòng)等,而這幾類的振動(dòng)中,微風(fēng)振動(dòng)和身動(dòng)對(duì)設(shè)備安全影響尤為突出。下面介紹國(guó)家電網(wǎng)電力試驗(yàn)研究所整理的有關(guān)導(dǎo)線舞動(dòng)、次檔距振動(dòng)及微風(fēng)振動(dòng)特點(diǎn),如下表所示。


微風(fēng)振動(dòng)是由于空氣動(dòng)力的沖擊頻率與檔距中拉緊導(dǎo)線的某一自然頻率相等而出現(xiàn)諧振的一種現(xiàn)象。


由于出現(xiàn)振動(dòng)的必要條件是氣流的均勻性及其方向的恒定性。當(dāng)風(fēng)人給導(dǎo)線的能量足夠大時(shí),才能維持導(dǎo)線的振動(dòng),這個(gè)最小的風(fēng)速值稱為下限值,一般取0.5m/s。風(fēng)速增大仍能引起導(dǎo)線振動(dòng)的最大風(fēng)速稱為上限值,一般風(fēng)速的上限值為4~7m/s,當(dāng)超過(guò)了上限值后,導(dǎo)線就不能出現(xiàn)振動(dòng)了。


風(fēng)向與導(dǎo)線軸線的夾角在45?~90?時(shí),導(dǎo)線容易出現(xiàn)穩(wěn)定的振動(dòng);當(dāng)夾角在30?-45?時(shí),振動(dòng)的穩(wěn)定性很小,而當(dāng)夾角小于20?時(shí),一般不出現(xiàn)振動(dòng)。


在平坦、開(kāi)闊的地區(qū)有利于氣流的均勻流動(dòng),容易形成強(qiáng)烈振動(dòng)的條件;地形起伏、交錯(cuò)復(fù)雜的地區(qū)或線路附近有建筑物、樹(shù)木等地物都對(duì)氣流出現(xiàn)摩擦用途,不同程度地破壞了氣流的均勻性,因而不易出現(xiàn)振動(dòng)的條件。


影響導(dǎo)線振動(dòng)程度除與風(fēng)速、風(fēng)向及沿線的地形、地物有關(guān)外,還與導(dǎo)線的懸點(diǎn)高度、檔距長(zhǎng)度、導(dǎo)線直徑結(jié)構(gòu)及材料、導(dǎo)線平均運(yùn)行應(yīng)力等有關(guān)。


(1)檔距長(zhǎng)度的影響。檔距的長(zhǎng)度是影響振動(dòng)強(qiáng)度的一項(xiàng)重要因素,重要是振幅及振動(dòng)延續(xù)時(shí)間兩方面。在沒(méi)有安裝“消振裝置”(防振錘)的情況下,輸入的風(fēng)能和導(dǎo)線消耗的能量都只與檔距長(zhǎng)度成正比,振幅的大小與檔距長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。即使在300m和3000m的兩個(gè)檔距長(zhǎng)度上,出現(xiàn)的振幅值也應(yīng)相等。但在檔距安裝了相等數(shù)量的防振錘以后,則300m檔距的振幅可能已降至安全水平;而3000m的檔距仍有相當(dāng)高的振幅。其原因是:由于這兩個(gè)檔距上防振錘消耗的能量相同,而風(fēng)輸入的能量卻不同,所以說(shuō)振動(dòng)強(qiáng)度與檔距長(zhǎng)度有關(guān)。


另一方面,檔距長(zhǎng)度愈大,能滿足半波數(shù)為整數(shù)倍的振動(dòng)頻率值也就愈密集。檔距長(zhǎng)度增大,振動(dòng)的延續(xù)時(shí)間也隨之新增。


(2)懸掛點(diǎn)高度的影響。懸掛點(diǎn)高度新增,可使振動(dòng)的風(fēng)速上限值提高,使振動(dòng)頻率范圍擴(kuò)大,也使振動(dòng)相對(duì)延續(xù)時(shí)間新增。因此,檔距長(zhǎng)度相同的線路上,導(dǎo)線疲勞斷股率將與懸掛點(diǎn)高度成比例地新增。


(3)導(dǎo)線大小對(duì)振動(dòng)的影響。由于風(fēng)輸給導(dǎo)線的振動(dòng)能量約與導(dǎo)線直徑的四次方成比例。振動(dòng)頻率則與導(dǎo)線直徑成反比,輸入的振動(dòng)能量大,且處于低頻振動(dòng),導(dǎo)線的阻尼用途減少,故一般采用分裂導(dǎo)線的辦法來(lái)減少導(dǎo)線的直徑且在分裂導(dǎo)線上安裝“間隔棒”以后,構(gòu)成一種新的特殊振動(dòng)體系,使導(dǎo)線本身消耗的振動(dòng)能量新增,有利于降低振蕩強(qiáng)度。


導(dǎo)線的直徑與其單位質(zhì)量的比值,可以大概地說(shuō)明振動(dòng)情況;比值愈大振動(dòng)情況愈嚴(yán)重,即是說(shuō)鋁絞線比鋼或銅絞線的振動(dòng)嚴(yán)重,同樣是鋼芯鋁絞線、鋁鋼截面比值大的,其振動(dòng)強(qiáng)度亦高。


(4)應(yīng)力對(duì)振動(dòng)的影響。導(dǎo)線張力提高,導(dǎo)線本身消耗的振動(dòng)能重(自阻尼用途)將隨張力的增大而減少,而振幅則增大,與此同時(shí)振動(dòng)波長(zhǎng)要有所增大,大約與導(dǎo)線張力的平方根成正比。導(dǎo)線張力提高后,振動(dòng)頻率及振動(dòng)延續(xù)時(shí)間都隨張力的提高而有所新增,,因而振動(dòng)的次費(fèi)將要增多,而且降低了導(dǎo)線的疲勞極限,使導(dǎo)線容易斷裂。所以,減少導(dǎo)線振動(dòng)的其中一個(gè)措施是降低平均運(yùn)行應(yīng)力。


根據(jù)國(guó)內(nèi)外大量的運(yùn)行資料表明,絕大多數(shù)(90%或更多)的疲斷股都發(fā)生在導(dǎo)線安裝金具的部位,在檔距內(nèi)自由振動(dòng)的導(dǎo)線發(fā)生疲勞斷股是極為罕見(jiàn)的,,僅有可能在線股焊接質(zhì)量不良的地方發(fā)生。


斷股情況發(fā)生得最多的位置是在懸垂線夾連接片端部或集中在導(dǎo)績(jī)與線實(shí)支托面剛開(kāi)始分離的部位。在耐張線夾出口處發(fā)生斷股情況要比懸垂線夾的出口處少很多。這是因?yàn)槟蛷埦€夾多少可以與導(dǎo)線一起振動(dòng),相互之間出現(xiàn)的相對(duì)位移較少,僅在當(dāng)采用質(zhì)量很大的螺栓型附線夾的出口處,才可能發(fā)生較多的斷股情況。在采用針式絕緣子的線路上,斷股情況多發(fā)生在導(dǎo)線的綁扎點(diǎn)附近。關(guān)于分裂導(dǎo)線的線路,斷股位置還發(fā)展到間隔棒的線夾處。斷股情況還有發(fā)生在離桿塔最外測(cè)的一只防振錘的線夾處或阻尼線的固定點(diǎn),在護(hù)線條內(nèi)部也常有發(fā)生振動(dòng)使導(dǎo)線磨損或斷股的情況。


導(dǎo)線防振方面關(guān)鍵在于有一個(gè)合理的設(shè)計(jì)。一般采取的措施是裝防振錘、護(hù)線條和阻尼線,另外在施工時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)嚴(yán)格把好驗(yàn)收關(guān),防止因安裝在導(dǎo)線上的金具和線材不牢而降低消振效采和磨損導(dǎo)線,線路投產(chǎn)運(yùn)行后應(yīng)往意對(duì)大跨越和容易出現(xiàn)影動(dòng)的桿塔懸垂線夾的檢查工作,及時(shí)對(duì)一些生銹垂頭的防振錘進(jìn)行更換。


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