受力分析論文：線路設計中的防振受力剖析范文

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作者：羅小波單位：川東電力集團有限責任公司

導線和避雷線振動時產生的動態彎曲應力導線振動時，其形狀是做周期性的變化，因此，每一段導線都在反復地彎曲。以導線中性層（軸線水平面）為界，其上下層鋁股承受著交變的拉、壓應力。在一個振動周期中，導線上下層的應力狀態改變二次，這就是動態彎曲應力。線夾附近的一小段導線，相當于以線夾壓板固定為支點的一段懸臂梁。參照美國電工與電子學會（IEEE）的實驗研究結果，認為距線夾出口89mm內的導線，按懸臂梁的假定是切合實際情況的。

導線振動時所產生的伸長應力導線振動時，振動波沿著導線晚返傳播，改變了導線靜止時的形狀，這種幾何形狀的改變，會引起導線伸長而產生伸長應力，由于振動角很小，所以在線路設計中，此種應力一般可以不計。

導線和避雷線重力引起的靜態彎曲應力一檔導線重力由二側線夾固定點加以支持，同時使導線產生了弧垂。因此，在線夾出口處的導線承受了一個向下的靜態彎曲力矩、使上層線股產生拉應力，下層線股產生壓應力。該彎曲應力方向是靜止不變的，與上述動態彎曲應力截然不同的。靜態彎曲應力數值上雖然相當可觀，但與靜態拉應力相比仍然較小，對導線的不利影響已考慮在平均運行應力中。

導線和避雷線重力引起在線夾處的剪應力半個垂直檔距的導線重力，完全由線夾支撐，因此，在導線出口處導線截面上，承受著較大的靜態剪應力。該應力與上述各種應力的方向彼此垂直。為減小此應力，可通過護線條、鋁包帶、預絞絲等來加強線夾出口處的導線強度和有效截面積。

線夾對導線和避雷線握力產生的壓應力一般懸垂線夾是通過壓板螺栓將導線緊緊握著。這個握力使導線受到擠壓應力，而在線夾壓板出口處使導線受到剪應力。所以對線夾的結構設計，必須考慮導線的防振要求。終上所述：雖然在線夾出口處，導線承受了各種應力，根據實踐運行證明，導線的振動損壞主要控制于導線的拉應力和動態彎曲應力的組合，其他力都是非常小的。

導線和避雷線的疲勞極限

設計線路時，雖然考慮了導線的極限抗拉強度，足以應付在各種氣象條件下可能出現的最大靜態應力而不致破壞。但是，許多線路上的導線，一經發生振動，就會在遠低于其極限拉應力的情況下，出現破斷，導致這一嚴重后果的原因，在于導線承受交變動態應力時，導線材料發生了疲勞破壞。

導線耐疲勞的能力與許多綜合因素有關，其中最主要的是，導線的材料和結構方式、振動時彎曲應力的大小、震動的累計次數、承受靜態綜合應力的大小，以及固定方式等。如前所述，導線振動的動態彎曲應力是疊加在許多靜態盈利上的。就導線實際受力而言，導線的平均靜態拉應力，是各種靜態應力中最主要的。故在衡量導線疲勞極限能力時，一般只考慮平均運行應力和振動彎曲應力的疊加作用。

導線和避雷線的防振措施

在微風作用下，無論是任何波長或頻率，都是在線夾出口處，導、地線振動的危害性最嚴重。這是由于線夾出口處的導線始終是一個波節點；現價本身的轉動不靈活，在懸掛點處容易形成“死點”，使振動波形不易通過線夾傳至相鄰檔距內，除部分反射外，振動的絕大多數能量將集中在線夾出口處導線上，導線懸掛點處拉應力較大，為船體型的線夾，其曲率又使導線附加了一個彎曲應力，再加上線夾握住導線產生的擠壓應力等不利因數的疊加，使線夾出口處的導線最容易因疲勞而損壞，造成斷股或短線事故，以及造成金具的損壞。目前的防振措施如下：

1采用自然壞境防止導線振動盡量避開或減少容易引起振動的因素：如線路選擇在微風區域，或出現較少均勻風速的區域，但這不易實現。

2采用線路設備本身來阻尼導線振動采用柔索軟橫擔、偏心導線、預交式線夾等。

3采用護線條（略）

4改善線夾的耐振性能一般要求線夾的轉動部分應靈活，出口處的曲率小些，常用的是采用壓縮性耐張線夾，可改善線夾出口處曲率及加固裝置。

5降低導線和避雷線的靜態應力即為提高安全系數，增大導線弧垂，減小平均運行應力的一種有效措施，增加導線的耐振性能，可以充分發揮現有的防振裝置的效果，減少設計難題。

6采用防振錘目前，防振錘是線路中最廣泛的、采用最大的一種措施，運行經驗豐富，效果顯著，可以將導線振動的最大振幅值降低到幾分之一和幾十分之一。

7采用阻尼線主要用于大跨越線路和小截面線路上，個別嚴重振動地段局部采用，其優點如下：（1）重力輕，不宜在固定形成“死點”；（2）結點不用像防振錘那樣用線夾固定，而防振錘線夾出口處若加工不良，就容易形成刀口磨傷導線；（3）對振動能量的消耗比較平緩；（4）對高頻振動波，阻尼線防振效果比防振錘好；（5）便于就地取材，不需專門加工。其缺點：由于阻尼線安裝尺寸較大，安裝人員安裝阻尼線時，出線距離較大，安裝困難。目前，主要用于小截面導線，懸掛點高和大跨越處。

8自阻尼導線目前，該導線國內生產困難，國外只有加拿大可以生產，造價大，線路投資較大，不經濟，應用稀少。

9防振間隔棒目前，防振間隔棒處于實驗運行階段，主要用于500kV及以上線路。