新疆750千伏乌吐Ⅰ线247#塔引流线断股缺陷的分析

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【摘要】根据750千伏乌吐Ⅰ线247#塔引流线断股缺陷，对线路风区、大高差情况下的引流线受力问题进行分析，找出具体原因，提出相应改进措施。

【关键词】输电线路；引流线；风振动；大高差

耐张铁塔的跳线分为直引和绕引两类。直引跳线是由杆塔一侧的耐张线夹引出，穿过横担到另一侧耐张线夹，类似一个很小的孤立档距。而绕引，则是指引线经过旁边的绝缘子串，绕到另一侧而引接的，它相当于有中间转角的两个小连续档。现有线路上，中相跳线普遍采用的是绕引接法。此外，跳线的弧垂和线长应充分满足各类过电压下的运行要求、满足相应的风偏及荷载分布。

在实际运行中，由跳线引起的各类事故、缺陷也时有发生。2013年3月24日经工作人员巡视发现，新疆750千伏乌吐Ⅰ线247#耐张塔中相大号侧左上、右上、右中（面对大号方向）3根引流子线分别在压接管口、调距线夹处出现严重断股，其中右上子导线铝股全部折断，仅剩钢芯连接。

一、现场基本情况

新疆750千伏乌吐Ⅰ线247#塔位于达坂城地区后沟高山山顶，与248#塔之间档距为565米，与246#塔之间档距为401米。247#塔高于248#塔216.1米，低于246#塔18.7米，属于30里风区，设计风速42米/秒，常年平均风力在5级左右。

二、主要原因分析

1.风振动

当稳定的微风吹过架空线路时，在导线的背风面，会产生一个上下交替变化的气旋涡流（如图3所示），从而使导线受到上下交变的脉冲力，当这个脉冲力的频率与导线的固有自振频率相等时，导线在垂直面内将产生谐振――即风振动。

当风速较小时，由于风传给导线的能量相对较小，一般不会引起振动。有数据表明，导线的起振风速大约在0.5米每秒，这是导线起振的下限风速。而导线的上限风速则与导线悬挂高度和档距以及地形等因素有关。当悬挂高度增加时，由于风受地面的影响相对较小，更容易产生平稳的气流，所以振动的上限风速明显增加。当风向与导线轴向夹角成45度到90度时，会产生稳定的振动；夹角为30度到45度时，产生不稳定的振动；夹角小于20度时基本不产生振动。

根据上述分析得，新疆750千伏乌吐Ⅰ线247#塔导线悬挂高度较高且位于风区，上限风速随之增加，再加上此地常年出现西北风天气，风向与导线约成60度角，所以较容易形成稳定的气流，造成持久的风振动。

因为跳线的张力比导线的张力小两个数量级左右，且跳线弧垂与跳线跨距之比为0.1―0.25，导线弧垂与档距之比为0.05左右，又因为自重的关系，跳线应力主要受气温控制，受比载影响较小。因此，跳线会与导线产生不同频率的振动，其振动幅度更大，也更容易造成疲劳损坏。其次，跳线悬挂点在任一振动频率下都是波节，悬挂点和支撑点本来就是承受机械力最严重的地方，除了张力大之外还受到压接管口的挤压，以及跳线变形的弯曲力，再加上振动时反复曲折变形的动态应力作用，对于跳线来说是非常不利的，因此我们发现此次缺陷的断线点均在压接管口和调距线夹附近。综上所述，跳线的风振动是引发断股缺陷的最主要原因之一。

2.大高差

高差――地形的起伏不平或杆塔高度不同时，会造成架空线悬挂高度不相等，同一档距两悬挂点间的高度差h简称为高差，两悬挂点连线与水平面的夹角a称为高差角（如图4所示）；应力――是指导线的单位截面积（即单位长度、单位面积）上所分摊到的作用力的数值。所以说应力不是力，它反映的是受力的密度，单位N/mm2。

在输电线路中，同一档内架空线任意两点的应力差等于该两点间高度差与比载的乘积（即σ2-σ1=r（y2-y1））。显然，同一档内相对高度越高，该点应力就越大。在同一档内，最大应力发生在较高的悬挂点上。从现场情况看，247#塔高于248#塔216.1米，低于246#塔18.7米，所以最大应力主要集中在247#塔大号侧挂点处，是造成断股的又一主要原因。

新疆750千伏乌吐Ⅰ线247#至248#之间弧垂最低点落在档外，所以此档中247#大号侧承受下压力，248#小号侧承受上拔力。在大高差线路中，承受下压力的高悬点弯矩最大，弯曲应力也最大，基本达到最大使用应力。这样大的弯曲应力会使铝线受拉部分的综合应力超过材料的屈服极限，而在所有可能发生断线的点上，247#塔中相左上、右上、右中三根引流子线挂点不但承受最大弯曲应力，且由于相对较短受拉力较大，在弯曲应力的作用下极易产生断股。

三、缺陷处理情况

1.目前已对新疆750千伏乌吐Ⅰ线247#耐张塔中相断股的三根引流子导线进行了更换，更换后的引流子线长度在原设计值基础上增加了30厘米。

2.在247#塔中相大小号侧，分别对引流子线加装了小引流（即利用T型线夹在导线端与引流线间增设三根小引流线），这样既有利于电流的导通，又对以往的单节点受力进行了补强。

四、防范措施

1.线路设计阶段应从应力效合、荷载分布、弯曲应力等方面入手，对各部位受力情况进行深入的计算和分析，选择合理的连接金具或改变引流线绕引方式，以达到减小应力集中程度，改善弯曲应力过大的现状，从根本上解决大高差区段因风振动造成的引线断股、磨损。

2.在线路架线施工过程中，往往通过计算预先求出杆塔导线支持点之间的长度和耐张塔跳线的长度。但对于跳线部分，用以往的方法计算，会造成计算的长度和实际需要的长度不能完全合适，并且只是把跳线当作几何模型来模拟计算求其长度，对跳线大小、形态变化的主要原因、如导线的刚性、线夹的种类等都未进行考虑。为了克服此类缺点，应学习研究新的计算方法，利用坐标轴将跳线视作弹簧，用花键曲线计算跳线长度。

3.在线路运行维护方面，应加强巡视人员技能培训，提高责任心。风振动的破坏是一个积累的过程，并非一时间造成。在巡视过程中应对关键部位仔细巡查，发现问题及时研究并制定防范措施，以免酿成事故。为及时了解山区、交通困难地区等区段的线路运维情况，应加大科技投入，开展线路在线监测，掌握运维情况的变化。

五、结束语

输电线路耐张塔引流线起着导通电流的作用，是线路重要的组成部分。从线路设计、工程施工到日后的运行维护都应高度重视，尤其在大风区、大高差、大跨越、山区等特殊地段，考虑到受力过大、应力集中等原因，应加强巡视和监察，发现问题及时治理。另外，造成输电线路引流线断股的原因很多，本文针对新疆750千伏乌吐Ⅰ线247#塔引流线断股的缺陷从风振动和大高差两方面入手主要对材料受力做出了解释，在线路实际运行维护过程中，电流的热效应、材料接触电阻、蠕变等往往也是造成引流线各类缺陷的主要原因。各有关单位应对其展开深入研究，加大人员理论培训，高效运用各种科技手段将引流线的运维工作推向新的高度。

参考文献

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[2]孟遂民，李光辉.架空输电线路设计[M].

[3]张峥.输电线路跳线长度计算方法的确定[M].