高压输电线路防震锤作用原理

高压输电架空线路中，导线和避雷器常常由于风力的作用而产生垂直振动，以及日积月累造成导线断股、金具损坏、线间短路等事故，严重地威胁着输电线路的安全。

根据引起导线振动的起因和导线振动的形式，可以把导线振动用象分为的类型有:微风振动、次档距振动、舞动、脱冰跳跃、横向磁击电晕舞动、短路振动、湍流振动等，而这几类的振动中，微风振动和身动对设备安全影响尤为突出。下面介绍国家电网电力试验研究所整理的关于导线舞动、次档距振动及微风振动特征，如下表所示。

微风振动是由于空气动力的冲击频率与档距中拉紧导线的某一自然频率相等而产生谐振的一种现象。

由于产生振动的必要条件是气流的均匀性及其方向的恒定性。当风人给导线的能量足够大时，才能维持导线的振动，这个最小的风速值称为下限值，一般取0.5m/s。风速增大仍能引起导线振动的最大风速称为上限值，一般风速的上限值为4~7m/s，当超过了上限值后，导线就不能产生振动了。

风向与导线轴线的夹角在45⁰~90⁰时，导线容易产生稳定的振动;当夹角在30⁰-45⁰时，振动的稳定性很小，而当夹角小于20⁰时，一般不出现振动。

在平坦、开阔的地区有利于气流的均匀流动，容易形成强烈振动的条件；地形起伏、交错复杂的地区或线路附近有建筑物、树木等地物都对气流产生摩擦作用，不同程度地破坏了气流的均匀性，因而不易产生振动的条件。

影响导线振动程度除与风速、风向及沿线的地形、地物有关外，还与导线的悬点高度、档距长度、导线直径结构及材料、导线平均运行应力等有关。

(1)档距长度的影响。档距的长度是影响振动强度的一项重要因素，主要是振幅及振动延续时间两方面。在没有安装“消振装置”（防振锤）的情况下，输入的风能和导线消耗的能量都只与档距长度成正比，振幅的大小与档距长度无关。即使在300m和3000m的两个档距长度上，出现的振幅值也应相等。但在档距安装了相等数量的防振锤以后，则300m档距的振幅可能已降至安全水平；而3000m的档距仍有相当高的振幅。其原因是:由于这两个档距上防振锤消耗的能量相同，而风输入的能量却不同，所以说振动强度与档距长度有关。

另一方面，档距长度愈大，能满足半波数为整数倍的振动频率值也就愈密集。档距长度增大，振动的延续时间也随之增加。

(2)悬挂点高度的影响。悬挂点高度增加，可使振动的风速上限值提高，使振动频率范围扩大，也使振动相对延续时间增加。因此，档距长度相同的线路上，导线疲劳断股率将与悬挂点高度成比例地增加。

(3)导线大小对振动的影响。由于风输给导线的振动能量约与导线直径的四次方成比例。振动频率则与导线直径成反比，输入的振动能量大，且处于低频振动，导线的阻尼作用减少，故一般采用分裂导线的办法来减少导线的直径且在分裂导线上安装“间隔棒”以后，构成一种新的特殊振动体系，使导线本身消耗的振动能量增加，有利于降低振荡强度。

导线的直径与其单位质量的比值，可以大概地说明振动情况；比值愈大振动情况愈严重，即是说铝绞线比钢或铜绞线的振动严重，同样是钢芯铝绞线、铝钢截面比值大的,其振动强度亦高。

(4)应力对振动的影响。导线张力提高，导线本身消耗的振动能重(自阻尼作用)将随张力的增大而减少，而振幅则增大，与此同时振动波长要有所增大，大约与导线张力的平方根成正比。导线张力提高后，振动频率及振动延续时间都随张力的提高而有所增加,，因而振动的次费将要增多，而且降低了导线的疲劳极限，使导线容易断裂。所以，减少导线振动的其中一个措施是降低平均运行应力。

根据国内外大量的运行资料表明，绝大多数(90%或更多)的疲断股都发生在导线安装金具的部位，在档距内自由振动的导线发生疲劳断股是极为罕见的,，仅有可能在线股焊接质量不良的地方发生。

断股情况发生得最多的位置是在悬垂线夹连接片端部或集中在导绩与线实支托面刚开始分离的部位。在耐张线夹出口处发生断股情况要比悬垂线夹的出口处少很多。这是因为耐张线夹多少可以与导线一起振动，相互之间产生的相对位移较少，仅在当采用质量很大的螺栓型附线夹的出口处，才可能发生较多的断股情况。在采用针式绝缘子的线路上，断股情况多发生在导线的绑扎点附近。对于分裂导线的线路，断股位置还发展到间隔棒的线夹处。断股情况还有发生在离杆塔最外测的一只防振锤的线夹处或阻尼线的固定点，在护线条内部也常有发生振动使导线磨损或断股的情况。

导线防振方面关键在于有一个合理的设计。一般采取的措施是装防振锤、护线条和阻尼线，另外在施工时运行人员应严格把好验收关，防止因安装在导线上的金具和线材不牢而降低消振效采和磨损导线，线路投产运行后应往意对大跨越和容易产生影动的杆塔悬垂线夹的检查工作，及时对一些生锈垂头的防振锤进行更换。