架空电力线路导线断股原因分析及预防对策研究

詹杨凯

云南送变电工程有限公司 云南 昆明 650200

1 引言

架空电力线路在经过长时间的运行之后容易在导线悬垂线夹、耐张线夹、瓷瓶绑扎点等挂线的位置以及支撑点等位置出现磨损或者是断股的问题,而由于架空电力线路的架设高度较高,通常针对上述问题也无法通过肉眼巡视检查的方式来发现。但是此种故障如果没有及时进行消除,则容易造成更为严重的故障,表现出大面积断股或者是断线等问题,严重时会引发倒杆以及倒塔等问题,会对电力系统的正常和安全运行造成严重危害。为此,文章就针对此断股的原因以及预防对策进行研究。

2 导线断股断线故障现象原因分析

2.1 事故情况 以某架空电力线路为例,在某一个时刻发现其中的10k V线路中的某1＃杆段中的B相导线中与1＃杆比较接近的第3个防振锤固定线夹位置出现了的断裂的问题。而且对断裂的位置进行检查可知,其中有6根铝股发生了断裂且断面比较整齐,而其中的一根钢芯则从与导线断点0.4 m 的位置发生了断裂,且导致防振锤一边的锤头掉落,断点与耐张线夹的距离为1.2 m。

2.2 事故分析 在出现了上述事故之后,对现场上述杆段的档距和高差等进行了测试,并且对防震锤的安装距离也进行了计算,分析得知,导致此事故出现的主要原因主要有以下几点。

2.2.1 微风振动 由于此事故发生在第一个防震锤的固定线夹的位置,而且其中的一根钢芯的断面呈现出锤形的特点,其他的6根铝股的断面则比较整齐,因此可以推断此导线并不是一次性杯拉断的。也就是说,在此导线受到长期的微风振动的因素下,由于在此断裂的位置经过不断的扭折之后,导致上述铝股出现了疲劳损伤的问题,而且在6根铝股被折断之后,也导致钢芯无法承受导线的重量而出现了瞬间被拉断的问题。

2.2.2 防振锤安装不规范 在经过现场测量之后发现上述1＃和2＃杆段之间的导线防振锤的安装距离不符合规范要求,实际测量为0.4 m,而要求则为0.61 m。也正是由于此问题,导致此安装位置正好处于导线振动波的波节点范围之内,党导线振动的能量传递过来时,就会增加此位置的弯曲应力和挤压应力,因此就会使得在长期受到上述应力的作用下而导致导线出现弯曲疲劳磨损以及断股或断线等问题。

2.2.3 杆段档距、高差较大 由于上述1＃和2＃杆段之间具有较大的杆距,为此就需要提高导线挂线点,但是这也导致吹向导线的风会受到较小的地面摩擦的影响,这就会增加导线的振动频率。这主要是由于导线的振动能量是与半波长呈正比例关系的,如果半波长的数值固定,如果出现档距增加的情况,就会导致半波数的增加,这也会增加导线接收到的振动能量,因而容易造成导线断股断线的问题发生。

3 导线的振动原理

架空电力线路导线在运行中不可避免会受到微风的影响,而如果风速超过0.5 m/s,就会在导线背风面形成一个气流旋涡,此气流旋涡会按照一定的频率上下交替变化,因此就会给导线造成一个交变的脉冲。如果上述气流的交变频率与导线的固有自振频率相同时就会导致共振的产生。如果上述振动问题的持续时间超过了全年时间的30～50%,无论是以何种频率进行振动,都容易导致线夹出口的位置以及瓷瓶绑扎的位置由于反复拗折而导致导线材料疲劳磨损以及断股或断线问题的发生。

4 影响导线振动的因素

首先是风的因素。均匀稳定的风会导致导线振动问题的发生,而导线的悬挂高度、档距、风速、风向和地貌等因素都会对风速的均匀性造成影响。如果风速超过0.5～0.8 m/s就会增加风与地面的摩擦,导致地面上一定高度范围内的风速均匀性被破坏。而由于气流旋涡对导线会造成一定的冲击,此冲击产生的能量就会转换为导线振动的产生和维持所需要的能量。而且在风速有规则和小幅度的变化中表现出一定的均匀性,就会导致导线在相对稳定的振动频率下持续振动。

其次就是架空导线档距的影响。这主要表现出在线路档距增加时会增加导线的半波数,而且如果风给导线半波长的能量一定,则会表现出风给大档距的总能量就比给小档距的大,这就会增加导线振动的剧烈程度。

最后就是应力因素的影响。这主要表现在导线受到较大的静态应力时会增加振动频带的宽度并容易导致振动的问题。或者在导线受到长时间的振动脉动力的作用,也会由于在导线的静态应力上叠加了动态应力而使得在静态应力较大时,导致较大的动态应力会对线路造成更大的危害。且在静态以你管理增加时还会降低导线对振动的阻尼作用,因此也会使得导线材料疲劳并导致振动剧烈程度的增加。

5 导线的防振措施

5.1 减弱导线振动能量的措施 一是从线路设计方面,不仅要尽量不要在开阔地带进行线路的设置,而且要尽量避免出现大跨越和大档距的设计现象,而且还要在保证对地安全距离的同时,对导线弧垂进行适当调整来降低导线的运行张力。二是对线路设备本身进行利用来发挥其对导线的阻尼作用,或者是尽量选择具有较高疲劳强度极限的导线等。三是通过防振装置在导线上的安装来对导线振动能量的吸收或减弱,或者是通过防振锤和阻尼线的应用来起到消振的作用。在防振锤安装中需要保证其距离负荷设计要求,保证其消振作用的发挥。

5.2 提高导线设备耐振性能的措施 将护线条、打背线或预绞丝线夹等安装在导线线夹的固定位置来提高此位置导线的刚性,同时也对导线的弯曲应力、挤压应力以及磨损等进行减小,并且有效发挥对导线振动的阻尼作用。此外,还可以通过具有转动灵活性能的线夹的应用来对线夹的耐振性能进行改善。通过上述改进之后就可以保证线夹随着导线的上下振动来灵活转动,实现导线在线夹出口位置弯曲应力的减少。

6 结语

架空电力线路在室外长时间运行时,容易受到风力等自然因素的影响而导致出现振动问题,而在长时间的振动、加之档距设计、防振锤设计和安装中出现偏差,则会加剧导线的振动问题,导致出现导线的磨损以及断股、断线等问题的发生。这就需要从设计、施工以及运行维护中做好对导线振动问题的预防,实现架空电力线路运行可靠性和安全性的提升。