简析输电架空线路防风加固技术策略分析

陆靖

上海市电力公司青浦供电公司 上海 201700

引言

输电架空线路是电力系统中传输电能的重要组成部分。然而，在自然灾害特别是风灾的影响下，架空线路可能面临严重破坏甚至断裂的风险，给电力供应带来严重的影响。因此，为了确保输电线路的可靠性和稳定性，防风加固技术策略显得尤为重要。希望该技术策略能够在实际工程中得到广泛应用，以提高输电线路的安全性、可靠性和抗灾能力，确保电力系统的稳定供应。

1 输电架空线路的重要性

电力传输：输电架空线路通过将发电厂产生的电能从原地输送到消费者所在地区，实现了电能的远距离传输。它是实现电力系统的互联互通、供电可靠性和稳定性的关键环节。输电架空线路可以搭载高电压和大电流，使得电能损失降低，提高了传输效率。

能源供应保障：输电架空线路作为电力系统的骨干部分，承担着连接电网的重要作用。它能够将电力从主要的发电厂、水电站、核电站等集中供应地区传输到广大的用户群体，保障了能源的充足供应，满足人们对电能的需求。

大规模电力传输：输电架空线路具备承受较高电流和电压的能力，可以实现大规模电力传输，满足不同地区、不同规模的电力需求。它可以跨越河流、山脉、平原等各种地形地貌，灵活布局，实现点对点的电力传输。

经济发展促进：输电架空线路的建设和运营推动了经济的发展。它为工业生产、商业服务、居民生活等提供了可靠的电力供应，促进了各个领域的发展和运转[1]。

2 架空线路风荷载分布情况分析

风场特征分析：确定研究地区的风速概率密度函数，包括平均风速和极值风速。分析地区的气象条件，如季节性风向变化、风向频率等。

风压计算与分析：通过标准的风压公式计算挡距上的风压。考虑不同高度上的风压变化，比如近地面高度和输电线高度处的风压。

输电塔结构受力分析：使用结构计算软件对输电塔进行受力分析，包括各节点的受力大小和方向。考虑弯矩、剪力、轴力等受力形式，以及风荷载对输电塔的侧向压力。

风引起的线振动分析：研究风引起的导线振动现象，包括线震动频率、振幅和周期等。根据导线的机械特性和风荷载的强度，评估导线的疲劳寿命。

风荷载与设备负荷综合叠加：将风荷载与输电线路设备负荷进行叠加，计算得到塔身和导线的最大受力情况。考虑不同风向和导线间的相互作用。

3 输电架空线路防风加固技术现状

结构材料和构件优化：为了提高输电线路结构的抗风能力，研究人员正在不断探索新型的结构材料和构件设计方案。例如，采用高强度、轻量化的材料来改善输电塔的抗风能力，或设计新型的导线、绝缘子等。

风洞试验与数值模拟：通过风洞试验和数值模拟，可以对不同气象条件下的风荷载与结构响应进行精确的研究和分析。这有助于更好地理解风场特征、确定风荷载分布规律，并指导线路结构的加固方案设计。

结构监测与预警系统：建立结构监测与预警系统，实时监测输电线路结构的变形和振动情况，及时发现异常情况，并采取相应措施，提高线路的安全性和稳定性。

加固措施与方案研究：根据风荷载分析结果和结构监测数据，研究人员正在开展更有效的线路防风加固措施的研究。这包括改进传统的加固方法，如加装风切板、撑杆、加高杆等，以及研发新型的防风技术，如利用减压降阻抗器、柔性支撑系统等[2]。

4 输电架空线路防风加固技术

4.1 特殊杆塔设计

黏土垫肩杆塔：在传统的杆塔基础上增加一层黏土垫肩，用于增加杆塔底部的摩擦力，在风力作用下提高杆塔的稳定性。

独立支撑杆塔：将传统的双杆塔结构改为三杆或四杆独立支撑结构，增加了支撑点，提高了杆塔的抗风性能。

斜拉杆塔：采用斜拉索来支撑杆塔的结构，大幅度减小了杆塔的自重，降低了对地基的压力，提高了杆塔的抗风性能。

单杆杆塔：将传统的双杆塔结构改为单杆结构，减小了杆塔的投影面积，降低了风吹面积，提高了杆塔的抗风性能。

刚性空间网架杆塔：采用刚性的空间网架结构设计杆塔，使得杆塔在受到侧向风力作用时能够转化为整体的刚性变形，提高了杆塔的抗风性能。

4.2 绝缘子串挂高调整

风压与绝缘子串挂高：风压是指风力作用在单位面积上的压力。绝缘子串所受到的风压与其挂高呈正相关关系，即挂得越高，所承受的风压越大。因此，在设计绝缘子串的挂高时，需要根据实际的风压要求进行调整。

绝缘子串挂点的布置：绝缘子串挂点的布置对于调整挂高至关重要。合理的挂点布置可以使绝缘子串在风力作用下分散受力，增加其稳定性。通常采用多点悬挂和交错悬挂的方式来布置绝缘子串挂点，提高其抗风能力。

风洞试验和结构分析：为了验证绝缘子串挂高调整方案的有效性，需要进行风洞试验和结构分析。风洞试验可以模拟不同风速下绝缘子串受力情况，通过观测振动、变形等参数来评估挂高调整的效果。结构分析可以利用数值计算方法对绝缘子串的受力状态进行分析，进一步优化挂高方案[3]。

4.3 防风阻尼器

原理和功能：防风阻尼器的主要作用是通过改变线路结构的阻尼特性，吸收风力对线路的能量，从而减小线路受到的风载荷和振动。它可以有效降低线路的震动幅度、防止共振现象的发生，提高线路的抗风能力。

类型和结构：防风阻尼器的类型和结构多种多样，常见的包括振动吸收器、风载荷调节器、跨越物防护装置等。振动吸收器通常采用液压、摩擦或弹簧等机构，能够消耗风力的能量，减小线路的振动。风载荷调节器通过调节线路的刚度和阻尼来减小风载荷的作用。

安装位置和数量：防风阻尼器的安装位置和数量应根据线路的实际情况进行合理选择。一般来说，防风阻尼器应安装在主要受风荷载的位置，如跨越物、杆塔顶端等。

材料选用和检测监测：防风阻尼器常采用耐候钢、铝合金等材料制造，能够在恶劣环境下具备良好的抗腐蚀性能。此外，防风阻尼器的安全性能也需要经过严格的检测和监测。通过定期检查和测试，可以确保防风阻尼器的运行状态良好，并及时更新维护。

准确切取并称取5份相同的厚度和相同质量的紫菜置于相同器皿中，控制室内温度为常温，设定微波功率为500 W，分别设置微波时间为6，9，12，15，18 min进行微波干燥，测定其水分含量和感官特征。

5 输电架空线路防风加固技术策略

5.1 导线更换

导线类型选择：考虑采用风载能力更高的导线类型，如高强度绞线或全钢芯铝绞线，以提高线路的抗风能力。根据实际情况，选择适合当地气候条件和线路要求的导线类型。

导线断面尺寸优化：对于现有线路，可以通过对导线断面尺寸进行优化来增加其抗风能力。一般来说，导线断面越大，其抗风能力越高。通过结构分析和计算，确定最优的导线断面尺寸，以满足防风要求。

导线张力调整：调整导线的张力可以改变导线的形变性能，进而增强线路的抗风稳定性。根据设计要求和实际情况，通过调整张力，降低导线的振动幅度，提高导线的抗风能力。

支、牵、锚装置的优化：更新和优化支、牵、锚装置，以增加线路的稳定性和抗风能力。通过改进支柱、悬挂装置和锚固方式，提高其刚度和强度，减小系统的位移和形变。

挡距调整：在特殊情况下，可以考虑增加挡距来增加整个线路系统的稳定性和抗风能力。对于易受风荷载影响的区段，适当增加相邻塔间的挡距，降低导线张力和侧向风荷载[4]。

5.2 铁塔加固

增加轮廓面积：通过增加铁塔的轮廓面积，可以增强其抗风能力。常见的方法包括在铁塔上加装风切板或风向板等。

加大杆身尺寸与材料强度：增加铁塔杆身的尺寸和强度可以提高其整体的刚性和抗风能力。选择高强度的材料，并采用适当的截面形状和厚度，可以有效地提高铁塔的抗风性能。

采用抵抗风载的结构形式：设计和选择适应风场条件的铁塔结构形式至关重要。例如，对于高风速区域，可以采用空心构件或网格结构等形式，以减小风荷载对铁塔的冲击。

引入防风降纤绳：防风降纤绳可以在架空线路铁塔顶部穿过，并固定在地面上。这种方法可以通过增加铁塔的自重来提高其抗风能力。

5.3 基础连接加固

地基加固：地基是输电塔支撑系统的基础，需要保证稳定可靠。在气候恶劣或地质条件较差的地区，可以采取增加地基宽度、加装混凝土环形基础、增加基础深度等方式来加固地基。

填土加固：在输电塔基础周围的填土区域，可以采取加固措施来增加抗风能力。例如，通过增加填土的厚度、调整填土层的密实度和均匀性，提高填土的抗滑稳定性。

石垫加固：对于部分地质条件较差的地区，可以使用石垫作为一种加固手段。

地基处理：对于某些地质条件较特殊的地区，如软土地区或泥炭地区，需要采取合适的地基处理措施。常见的方法包括地基加固灌浆、地基加固加固桩等，以增加地基的强度和稳定性。

5.4 基础加固

杆塔基础加固：杆塔是输电线路的支撑结构，其基础的稳固性对线路的安全性至关重要。在基础加固方面，可以策略：增加基础尺寸：通过增大杆塔基础底座的尺寸，提高基础的承载能力。深化基础埋深：将杆塔基础的埋深加深，使其更稳固地扎根于地下，提高抗风能力。采用加固手段：如灌注钻孔桩、预应力锚杆等技术，在原有基础的基础上增加加固材料，增强杆塔基础的稳定性。

跨越物加固：输电线路经常穿越山区、河流等地形，多次跨越物并排布设。对于这些跨越物的加固，可以策略：增加跨越物的抗风能力：可采用增高加固、加宽加固等方式对跨越物进行强化，提高其自身的抗风能力。设置风切断装置：在跨越物的两侧设置风切断装置，减小风压作用范围，降低线路受风力影响的程度。地形地貌处理：输电线路通常会穿越各种地形地貌，如山区、河谷等。在此类地形地貌中，可以考虑以下加固策略：阻隔风口：在山口、峡谷等地形地貌中，通过合理修筑防风墙、风挡等结构，降低风速对线路的冲击。

加固塌方边坡：对于杆塔所处的斜坡或塌方地区，可采取加固措施，如土方加固、草坡加固等，提高杆塔的稳定性。

6 结束语

输电架空线路防风加固技术策略是保障电力系统安全稳定运行的关键要素之一。随着气候变化和自然灾害频发，加强对输电线路的风险管理成为必要且迫切的任务。通过采用结构强化、降低风载和减振措施等技术策略，可以有效提高线路的抗风能力和可靠性。期待通过技术创新和实践经验的累积，进一步完善输电架空线路防风加固技术策略，提高线路的可靠性和抗风能力。