摘要：文章概述了架空地线断股原因分析的必要性，分析了引起架空线的微风振动主要因素及危害，然后对220kV输电线路架空地线断股提出相应的措施，以供参考。
关键词：220kV输电线路；架空地线断股；导线振动；原因
高压输电线路由于导线截面积大、档距长、导线安装距离高，加之多建设在山脊、平原的开阔地带，导线和架空地线因常年受到风、冰、低温等气象条件的影响，时常发生强烈振动，以致造成架空输电线路的导线断股、断线，给输电线路安全运行带来危害。
1. 架空地线断股原因分析的必要性
某220kV线路处于微气象地区（长期处于大风）引起直线塔悬垂线夹部位的架空地线（钢芯铝绞线）断股。架空地线的断股影响着输电线路上的电流流动，还使它的抗拉性能降低，严重威胁着整个输电线路的运行安全。微风振动是造成架空线断股的重要原因，一般发生在防振锤夹板、悬垂线夹、架空线内层等位置，工作人员在巡检时有些位置是不容易发现的，并且这种情况的危害性一般会比较大，可能造成重大的安全事故和经济损失。
2. 架空线的微风振动
2.1架空线产生受迫振动
架空线的受迫振动主要是由于层流风在遇到架空线后就会绕行，在架空线的背面，层流风发生分离，这样就会产生两个漩涡，这两个漩涡是对称反向的。当它的雷诺数达到100～210时，这两个漩涡就会上下交替、交错排列、周期性脱落，产生周期性的策动力，就产生了架空线的受迫振动。由于策动力的作用，会产生随着策动力变化的频率，而架空线也存在着一组固有频率，当两者相等或者接近时，就会使架空线产生强烈的共振，即微风振动。
2.2架空线振动时产生的能量关系
在不考虑阻尼的情况下，架空线的振动频率即策动力的频率，是等幅振动的，它的变化跟线路的固有频率没有关系。但是实际情况是当架空线产生受迫振动时，会造成临近线路的振动，这样会使整个架空线路波动，造成振动能量向四周辐射。架空线振动时能量的变化与多个因素有关。首先，策动力做功使架空线能量增加；其次，由于阻尼作用的影响，会使架空线的能量有一部分损耗，它和策动力的大小、频率以及架空线自身的频率都有很大的关系。当策动力做功大于阻尼损耗时，振动的振幅会不断增大，同时阻尼损耗也会不断增大。当策动力做功和架空线的阻尼损耗能量相等时，就会达到能量平衡，这样振动产生的振幅是不变的，就造成了微风振动。
2.3架空线振动产生的各种波形
220kV输电线路中，耐张杆塔将架空地线分为多个独立的振动系统，但是在同一个耐张段，各个振动单元之间是相互联系的。一个耐张段通常为3～5km，层流风在这段距离内变化很小，因此它们会获得相近的策动力频率。在架空线发生断股故障时，通常出现在同一根架空线或者是它的防振锤位置上。振动单元在传送振波时，会在悬挂点发生反射，这样使其反射波和原振波迭加，就形成了驻波。同时，由于波的干涉，不同频率的振波之间还会产生拍频波。
3. 影响微风振动的主要因素
微风振动是架空线路发生断股故障的主要原因，而引起微风振动的因素也有很多。首先，架空线的直径是导致微风振动产生的一个重要因素。架空线的直径
越小，会导致它的振动频率越高。在风速不变的情况下，架空线的直径越小，会使半波数增多，造成架空线上安装的防振锤不能发挥很好的作用。其次，风速和
风向是引起架空线振动的基本因素。
风速只有保持在一定的速度，才能不产生“卡门涡列”，同时风向要与架空线之间的夹角小于300°时才能不产生微风振动，在450°～900°之间时，很容易发生振动。再次，架空线的应力越大，振动产生的半波越长，这样会很容易出现最大的半波长，使安装的防振锤效果不明显。最后，防振装置中防振锤频率由于不能很好覆盖整个架空线的长度，导致不能消耗架空线中产生的振动能量，也会产生微风振动。
4. 架空线的应力对断股现象产生的影响
观察该220kV线路左架空地线外层铝股严重断股的位置，发现外层铝线是从线夹处往两侧断开的，截止于防振锤处。没有出现一般型材拉断时的状况，而是在断口处出现了光滑区和粗糙区这两个不很明显的区域，显示出的特点就是疲劳破坏。其中光滑区是由于裂缝扩展，使架空线中承受的应力发生突变，长时间研磨形成的。粗糙区是由于裂缝扩展到一定程度导致线股断裂形成的。这个过程的发生没有明显的征兆，预防起来比较困难。
在其他条件不变的情况下，突变应力集中的构件会首先遭到破坏，主要是由于它的持久极限比较低。悬垂线和防振锤夹板内的架空线承受着轴向拉力、挤压应力、剪切应力等，应力突变会使线股和夹板之间产生滑动摩擦，导致线股损伤。因此，架空线发生断股现象与该位置的应力集中关系密切。
5. 220kV输电线路架空地线断股的相应对策
为了避免220kV输电线路架空地线断股现象的产生，应该制定一系列的对策：
第一，在建设架空线时，尽量绕开可能发生微风振动的区域，也可以尽量减少架空线路和风向之间的夹角。
第二，可以适当降低架空线的最大使用应力和运行应力。
第三，尽量选择阻尼性能较好的架空线。
第四，在安装架空线前要进行现场测试，用微风振动测试仪来确定该位置的实际运行频率，确定好防振锤之间的距离，合理地安装防振锤。
第五，线路的巡检要仔细，对发现有损伤的架空线要及时处理。
第六，将悬垂线换为阻尼线，减少微风振动引起的线路断股。
第七，要定期进行安全大检查，观察引流线是否有烧伤断股的隐患，还可以带电登杆，观察防振锤的根部是否有断股隐患的产生。
6. 结束语
220kV输电线路架空地线发生断股，在考虑线路的防振性能时，仅强调防振器的类型及其配置方式是远远不够的，还应重视地线自身的质量问题。如果线材本身质量不合格，单股线的受力过大，或因捻制不规范而造成自阻尼消失，则无论采取何种防振措施都无法起到作用。因此，建议在线路建设过程中，不仅要结合该地区的特殊地理环境和气候特征采取相应防振措施，尽量减小线路运行
张力，还要严格保证线材质量，使导线规格、型号等均符合工程设计和相关标准要求，从根本上达到防止线路损坏的目的。
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