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架空電力線路導線斷股原因分析及預防措施

文檔作者：宋玉才馮智慧文檔來源：長慶油田公司水電廠		點擊數：	更新時間： 2025年07月14日
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上一篇：架空配電線路雷擊分析與防治措施

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線路技術
[摘要]
關鍵詞
0引言
架空電力線路導線斷股原因分析及預防措施
宋玉才，馮智慧
(長慶油田公司水電廠， 西安710200)
分析一起由微風振動引起的架空電力線路導線斷股、斷線事故，闡述導線微風振動的機理和影響因素，并提
出導線防振措施及建議。
架空導線斷股振動
架空電力線路導線運行一段時間后常出現磨損和斷股
現象，尤其在導線懸垂線夾、耐張線夾、瓷瓶綁扎點等掛
線點及支撐點附近。由于架空電力線路導線架設在桿塔上
空，距離地面幾十米，因此僅憑肉眼觀察一般很難發現導
線磨損、斷股。這種磨損、斷股若不及時消除，隨著時間
的推移，就會逐漸演變為大面積斷股直至導線斷線、倒
桿、倒塔，嚴重影響線路的安全運行。因此有必要分析架
空電力線路導線磨損、斷股原因，并采取及時有效的方法
進行防護。
1導線斷股斷線故障現象原因分析
1．1事故情況
某年9月20日20時5O分，1OkV陳高莊#5線的
#121-#122桿段，B相導線從靠近#121桿側第3個防振
錘固定線夾處斷裂，斷點處6根鋁股斷面整齊，1根鋼芯
從距離導線斷點0．4m處斷裂，防振錘一邊錘頭掉落，斷
點距離耐張線夾1．2m。導線上安裝3個FD-2型防振錘，
采用等距離安裝，安裝距離為0．4m；該段檔距為760m，
高差為59．8m，導線采用LGJ一70／10鍍鋅鋼芯鋁絞線。導
線斷線如圖1所示。
圖1 導線斷線圖
1．2事故分析
通過測試現場該段檔距、高差，計算導線防振錘安裝
距離，調查分析事故現象，認為斷線事故主要由三方面因
素引起。
1．2．1微風振動
斷線發生在靠近導線側第1個防振錘固定線夾處，導
線6根鋁股整體斷面比較整齊，1根鋼芯斷面呈錐形，由
此推斷導線不是一次性拉斷的。導線疲勞破斷和拉伸破斷
產生的斷面形狀是截然不同的，疲勞破斷的斷面呈現尖銳
的鋸齒狀棱緣，而拉伸破斷的斷面呈現逐漸變細的瓶口形
狀，斷面鋁股應長短不一、參差不齊。在長期的運行過程
中，微風振動造成導線在防振錘固定線夾處不斷反復扭
折，導線鋁股疲勞損傷直至折斷，最后導線鋼芯承受不了
導線瞬時破壞應力而斷線。
1．2．2防振錘安裝不規范
經計算，#121一#122桿段導線防振錘安裝距離應為
0．61m，而實際測得為0．40m，安裝誤差達到0．21m。導
線防振錘安裝距離與設計計算值存在較大誤差，防振錘安
裝點處于導線振動波的波節點范圍內，無法平衡導線振動
帶來的能量，造成導線在防振錘安裝點處的彎曲應力及擠
壓應力增加，導線長時間彎曲疲勞磨損、斷股直至斷線。
因此，防振錘的安裝個數、安裝距離對導線的防振至關重
要，應該引起重視。
1．2．3桿段檔距、高差較大
因#121一#122桿段的檔距大，故導線掛線點必然提
高。然而，導線掛線點愈高，吹向導線的風受到地面摩擦
的影響就愈小，導線振動就越頻繁劇烈。
風給導線的振動能量為：
“：==(7．73v ／2)× lO (1)
式中，u為導線發生諧振時的風速，m／s；d為導線直徑，
mm；A為導線振幅，mm；a／2為導線發生諧振時的半波
長，m。
由式(1)可知，導線振動能量U與半波長a／2成正
比。由于導線振動是以 個正弦駐波形式傳播的，因此
半波長一定時，檔距愈大，半波數7"／就愈多， 導線接收
到的振動能量就越大，這就是大檔距導線易斷股斷線的
原因。
收稿日期：2015-05-11
作者簡介：宋玉才(1969一)，電氣工程師，研究方向為架空輸配電線路施工、運行維護；馮智慧(1967一)，電氣工程師，研究方向為電力調
度、輸配電線路運行。
電工技術1 2015I12期11
線路技術
2導線的振動原理
架空電力線路導線受到穩定的微風作用時，若振動風
速達到0．5m／s及以上，則通常會在導線背風面形成以一
定頻率上下交替變化的氣流漩渦，使導線受到一個上下交
變的脈沖作用；當氣流的交變頻率與導線固有的自振頻率
相等時，導線在垂直平面內將產生共振。導線振動以正弦
駐波形式進行傳播(即波節不變，波幅上下交替變化)，而
且一年中導線振動時間長達全年的30 ～50 。無論導線
以什么頻率振動，線夾出口處、瓷瓶綁扎處總是位于波節
點，振動將使導線在此處反復拗折，引起導線材料疲勞磨
損、斷股、斷線。這就是導線斷股、斷線常發生在線夾出
口處、瓷瓶綁扎處的原因。
3影響導線振動的因素
3．1風的影響
引起導線振動的基本因素是均勻穩定的風。影響風速
均勻性的因素有導線懸掛高度、檔距、風速、風向和地貌
等。一般可使導線振動的最小風速為o．5～0．8m／s。風速
較大時，風與地面的摩擦加劇，使得地面上一定高度范圍
內的風速均勻性遭到破壞。一方面導線振動的產生和維持
需要一定能量，這種能量由氣流漩渦對導線的沖擊能量轉
化而來。另一方面，導線若持續振動，則其振動頻率必須
相對穩定，具有一定的均勻性，如果風速不規則、大幅度
變化，那么導線不可能持續振動甚至發生振動。
3．2架空導線檔距的影響
架空導線懸掛檔距對架空線的振動也有很大影響。導
線振動半波長計算式為：
一 ／／~8la (2)
2 400u^v g1 ?
式中，d為導線的應力，MPa；g 為導線的自重比載，N／
(m ·mm2)。
由式(2)可知，振動波波長與導線直徑有關。另外，
在振動過程中，檔距L中的振動波半波數 為整數。
L 2L
一
2
即 一
根據式(2)、式(3)可得：
(3)
一號×400 √ 4)
式中，L為線路檔距，m。
由式(1)、式(4)可知，線路檔距增大時，導線半波數
增多，當風給導線半波長的能量一定時，風給大檔距的總
能量就比給小檔距的大，檔距愈大導線的振動就愈劇烈。
3．3應力對導線振動的影響
導線應力是影響導線振動烈度的關鍵因素，且對導線
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的振動頻帶寬度有直接影響。靜態應力越大，振動的頻帶
寬度越寬，越容易產生振動。另一方面，導線長期受振動
的脈動力的作用，相當于一個動態應力疊加在導線的靜態
應力上。而導線的最大應力是一定的，因此靜態應力越大
振動越厲害，動態應力越大對線路危害越嚴重。隨著靜態
應力的增大，導線本身對振動的阻尼作用顯著降低，加重
了振動的烈度，更易使導線材料疲勞，引起斷股斷線事
故。
4導線的防振措施
根據以上對導線斷股、斷線事故案例的分析，以及對
導線振動機理、影響導線振動各種因素的闡述可知，架空
電力線路導線的防振應從減弱導線振動能量、提高導線設
備耐振性能人手。
4．1減弱導線振動能量的措施
(1)從根本上消除引起導線振動的條件。優化線路設
計，盡量避免線路通過開闊地帶，減少線路大跨越、大檔
距的使用，在線路滿足對地安全距離的前提下，適當調整
導線弧垂，以降低導線的運行張力。
(2)利用線路設備本身對導線的阻尼作用來減小導線
的振動，可采用疲勞強度極限高的導線、柔性橫擔、偏心
導線、防振線夾，安裝護線條、預絞絲。
(3)在導線上加裝防振裝置吸收或減弱導線振動能
量，以消除導線振動對線路造成的危害。目前，為了平
衡導線的振動，架空電力線路主要采用防振錘和阻尼線
進行消振(防振錘應用較廣泛)。防振錘的安裝距離及安
裝數量一定要符合設計要求，安裝點應靠近導線振動最
大半波長與最小半波長的波幅，才能起到最好的消振作
用。
4．2提高導線設備耐振性能的措施
(1)在導線線夾固定處加裝護線條、打背線或采用預
絞絲線夾等，以增加線夾出口導線的剛性，減小導線彎曲
應力、擠壓應力和磨損，同時對導線振動也能起到一定的
阻尼作用。
(2)改善線夾耐振性能，可采用轉動靈活的線夾。線
夾隨著導線的上下振動靈活轉動，從而減少導線在線夾出
口處的彎曲應力。
5結束語
架空電力線路導線長期處于野外露天之中，很容易
受到自然氣候條件的影響，尤其是受風的影響比較大。
在風力的作用下，導線時刻處于振動狀態， 引發的磨
損、斷股斷線最為普遍。這就需要從設計、施工、運
行、維護中不斷分析、總結，采取及時有效的預防措施
來減小導線的振動，從而提高架空電力線路運行的可靠
性和安全性。

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