如何避免导线振动造成损坏？

在线路的挡距中,由于风力的作用而引起导线的周期振荡,称为导线的振动。这种振动是在导线的垂直方向,每秒有几个到几十个周波,并且在整个挡距l中形成一些幅值较小的一般不超过几个厘米的静止波,如图3-5所示。

图3-5　导线的振动

1—波峰;2—波节

图3-6　引起导线振动的气旋

1—导线;2—气旋

导线振动时的最高点叫做波峰,当另外的一点停留在原有位置时,便形成所谓的波节,两个相邻波节之间的距离叫做振动的半波长,由两个相邻的波组成振动的全波λ1。导线振动时两波峰之间的垂直距离叫做振幅λ2。

在发生振动时,因为导线振动很快不容易察觉,只是觉得导线在某些地方看起来好像是双线一样。通常遇到导线振动时,在线路上可以听见有撞击的声音。这种声音是从导线和悬挂导线的金具相碰所发出来的。

导线的振动是由于从线路侧面吹来的均匀的微风所造成的。这种风速是0.5～4m/s。当这种微风垂直于线路方向作用导线时,在其背风面上、下侧将交替形成气旋如图3-6所示。这种气旋越过导线便产生一些轻微的垂直方向的冲击。当冲击频率与挡距中拉紧的导线的某一自然振动频率相等时,便产生谐振,此谐振称为导线的振动。

导线振动的可能性和振动过程的性质(频率、波长、振幅),取决于很多因素:即导线的材料和直径;线路的挡距和导线张力;导线距地面的高度;风的速度和方向以及线路经过地区的性质等。

一般导线振动的频率仅决定于风速和导线的直径,其关系式为:

式中 f——导线振动的频率,Hz;

υ——风速,m/s;

d——导线直径,mm。

导线振动的波长决定于振动频率、导线张力和重量,其公式为:

式中 λ——导线振动波长,m;

T——导线张力,kg;

G0——导线单位长度的重量,kg/m。

导线振动时的振幅决定于导线的张力和弹性,这振幅的数值不大于导线直径的两倍。

导线振动的参数(如频率、波长)以及导线是否发生振动,在很大程度上决定于风速。

风速在0.5～0.8m/s时,导线便产生振动。当风速增大时,在接近地面的大气层里,由于地面摩擦的结果,便出现气旋。气旋随着风速的增加而包围所有更高的气层,并破坏了上层气流的均匀性。也即破坏了导线悬挂处气流的均匀性,使导线停止振动。

当风向与导线轴线的夹角在90°～45°时,便可观察到稳定性的振动;在45°～30°时,振动便具有较小的稳定性;而小于20°时,一般不出现振动。(www.xing528.com)

线路经过地区的地形条件如地势,自然遮蔽物(植物)和所有各种靠近线路的建筑物,对靠近地面风的风速、风向和风的均匀性有很重要的影响,因而也影响导线的振动情况。平坦、开阔的地带有助于气流的均匀流动,并形成促进导线强烈振动的条件。线路沿斜坡通过和跨越不深的山谷和盆地,对风的均匀性没有重大影响,因而不妨碍振动的发生。对于在地形极其交错的地区(山区),即在线路下或线路附近有深谷、堤坝和各种建筑物,特别有树木时,这就不同程度上破坏了气流的均匀性,使振动不易出现。

线路遭受振动的程度决定于一年中振动小时数或相对的振动延续时间:

式中 τ——相对的振动延续时间;

Tnz——年振动小时数;

8760——年小时数。

在沿着稀疏或矮小丛林、花园和公园建筑区通过的线路上,线路振动的稳定性较小,其振动的相对延续时间也较短。例如经过6～8m高的稀疏丛林的线路在振幅减小到1.5～2倍的同时,其相对的延续时间比通过开阔地带的线段的相对延续时间减少到2倍。

当线路经过林区,如果林区树木的高度超过导线悬挂高度时,便防止了由于横向的风引起的导线的振动。由于在这些线段上相对的振动延续时间和幅值都不大,故实际上就有可能消除由振动所引起的破坏作用。

路径的地形条件对于导线悬挂高度为12～15m的振动时间及其振幅的影响,可用表3-7中的数据来说明。

表3-7　地形条件对导线振动时间及振幅的影响

注 表中幅值是以开阔、平坦地带挡距内,距导线悬挂点0.5m处的最大幅值作为基准。

由表3-7中可知,在某些情况下,路径条件有消除振动的可能性,或使之降低到无危险的程度。

导线的振动除与风速、风向及路径有关外,还与导线的悬挂高度、线路挡距和导线平均运行应力等有关。

随着导线悬点高度的增加,将减弱自然遮物对于风的影响,扩大了产生振动的风速范围,增加了振动的相对延续时间。

当挡距增大时,导线长度增加,导线悬点也必须增高,振动的半波数目增加,其相对的振动频率数也增加,其半波数目表达式为:

式中 n——振动半波数目;

l——挡距;

——半波长。

实际上在小于100m的挡距上,很少看到导线振动,而挡距超过120m时,导线才能因振动而引起破坏的危险性。在具有高悬挂点的大挡距(大于500m)上导线振动特别强烈。不仅对于导线有破坏的危险,同时能引起金具甚至塔身的破坏。

对于架设在开阔、平坦地带的不同挡距和导线悬挂高度的线路,其引起振动的风速范围和振动的相对延续时间列于表3-8中。

表3-8　导线振动与有关的因素

导线的年平均运行应力,是指导线在年平均气温及无外荷重条件下的静态应力,它是影响振动的关键因素。若此应力增加,就会增大导线振动的幅值,同时提高了振动频率,所以在不同的防振措施下,应有相应的年平均运行应力的限值。若超过此限值,导线就会很快疲劳而导致破坏。