受力分析论文：线路设计中的防振受力剖析范文

作者：罗小波单位：川东电力集团有限责任公司

导线和避雷线振动时产生的动态弯曲应力导线振动时，其形状是做周期性的变化，因此，每一段导线都在反复地弯曲。以导线中性层（轴线水平面）为界，其上下层铝股承受着交变的拉、压应力。在一个振动周期中，导线上下层的应力状态改变二次，这就是动态弯曲应力。线夹附近的一小段导线，相当于以线夹压板固定为支点的一段悬臂梁。参照美国电工与电子学会（IEEE）的实验研究结果，认为距线夹出口89mm内的导线，按悬臂梁的假定是切合实际情况的。

导线振动时所产生的伸长应力导线振动时，振动波沿着导线晚返传播，改变了导线静止时的形状，这种几何形状的改变，会引起导线伸长而产生伸长应力，由于振动角很小，所以在线路设计中，此种应力一般可以不计。

导线和避雷线重力引起的静态弯曲应力一档导线重力由二侧线夹固定点加以支持，同时使导线产生了弧垂。因此，在线夹出口处的导线承受了一个向下的静态弯曲力矩、使上层线股产生拉应力，下层线股产生压应力。该弯曲应力方向是静止不变的，与上述动态弯曲应力截然不同的。静态弯曲应力数值上虽然相当可观，但与静态拉应力相比仍然较小，对导线的不利影响已考虑在平均运行应力中。

导线和避雷线重力引起在线夹处的剪应力半个垂直档距的导线重力，完全由线夹支撑，因此，在导线出口处导线截面上，承受着较大的静态剪应力。该应力与上述各种应力的方向彼此垂直。为减小此应力，可通过护线条、铝包带、预绞丝等来加强线夹出口处的导线强度和有效截面积。

线夹对导线和避雷线握力产生的压应力一般悬垂线夹是通过压板螺栓将导线紧紧握着。这个握力使导线受到挤压应力，而在线夹压板出口处使导线受到剪应力。所以对线夹的结构设计，必须考虑导线的防振要求。终上所述：虽然在线夹出口处，导线承受了各种应力，根据实践运行证明，导线的振动损坏主要控制于导线的拉应力和动态弯曲应力的组合，其他力都是非常小的。

导线和避雷线的疲劳极限

设计线路时，虽然考虑了导线的极限抗拉强度，足以应付在各种气象条件下可能出现的最大静态应力而不致破坏。但是，许多线路上的导线，一经发生振动，就会在远低于其极限拉应力的情况下，出现破断，导致这一严重后果的原因，在于导线承受交变动态应力时，导线材料发生了疲劳破坏。

导线耐疲劳的能力与许多综合因素有关，其中最主要的是，导线的材料和结构方式、振动时弯曲应力的大小、震动的累计次数、承受静态综合应力的大小，以及固定方式等。如前所述，导线振动的动态弯曲应力是叠加在许多静态盈利上的。就导线实际受力而言，导线的平均静态拉应力，是各种静态应力中最主要的。故在衡量导线疲劳极限能力时，一般只考虑平均运行应力和振动弯曲应力的叠加作用。

导线和避雷线的防振措施

在微风作用下，无论是任何波长或频率，都是在线夹出口处，导、地线振动的危害性最严重。这是由于线夹出口处的导线始终是一个波节点；现价本身的转动不灵活，在悬挂点处容易形成“死点”，使振动波形不易通过线夹传至相邻档距内，除部分反射外，振动的绝大多数能量将集中在线夹出口处导线上，导线悬挂点处拉应力较大，为船体型的线夹，其曲率又使导线附加了一个弯曲应力，再加上线夹握住导线产生的挤压应力等不利因数的叠加，使线夹出口处的导线最容易因疲劳而损坏，造成断股或短线事故，以及造成金具的损坏。目前的防振措施如下：

1采用自然坏境防止导线振动尽量避开或减少容易引起振动的因素：如线路选择在微风区域，或出现较少均匀风速的区域，但这不易实现。

2采用线路设备本身来阻尼导线振动采用柔索软横担、偏心导线、预交式线夹等。

3采用护线条（略）

4改善线夹的耐振性能一般要求线夹的转动部分应灵活，出口处的曲率小些，常用的是采用压缩性耐张线夹，可改善线夹出口处曲率及加固装置。

5降低导线和避雷线的静态应力即为提高安全系数，增大导线弧垂，减小平均运行应力的一种有效措施，增加导线的耐振性能，可以充分发挥现有的防振装置的效果，减少设计难题。

6采用防振锤目前，防振锤是线路中最广泛的、采用最大的一种措施，运行经验丰富，效果显著，可以将导线振动的最大振幅值降低到几分之一和几十分之一。

7采用阻尼线主要用于大跨越线路和小截面线路上，个别严重振动地段局部采用，其优点如下：（1）重力轻，不宜在固定形成“死点”；（2）结点不用像防振锤那样用线夹固定，而防振锤线夹出口处若加工不良，就容易形成刀口磨伤导线；（3）对振动能量的消耗比较平缓；（4）对高频振动波，阻尼线防振效果比防振锤好；（5）便于就地取材，不需专门加工。其缺点：由于阻尼线安装尺寸较大，安装人员安装阻尼线时，出线距离较大，安装困难。目前，主要用于小截面导线，悬挂点高和大跨越处。

8自阻尼导线目前，该导线国内生产困难，国外只有加拿大可以生产，造价大，线路投资较大，不经济，应用稀少。

9防振间隔棒目前，防振间隔棒处于实验运行阶段，主要用于500kV及以上线路。