輸電線路微風振動特點及防振措施
高壓測試技術
高壓架空線路檔距超過一定距離，當導線受到1-3級風作用時，會發生微風振動，此時導線懸掛點（線夾出口）處工作條件最為不利，容易發生磨損、疲勞損壞。為防止上述情況發生，架空線路需採取防振措施，今天來談談常用防振措施，及其技術要求。
1微風振動特點與常用防振手段
① 振動概率大，由於較小風速即可引起微風振動，如果不採取防振措施，大部分線路均有較長時間處於微風振動狀態。
② 振幅小、頻率高，一般微風振動幅值不超過10mm[輸電線路導線的振動和防振，王藏柱]，頻率位於數HZ至100HZ之間，對於架空導地線而言，小振幅振動下會產生微動磨損，如果外界雨水腐蝕性較強，微動磨損後將導致鋼芯的快速鏽蝕、機械強度下降。
③ 受地形、檔距、架設高度、架設張力影響明顯。開闊地容易產生微風振動，檔距越大，越容易發生微風振動。對於高電壓等級線路，架設高度較高，此時導地線平面的氣流受地面地線影響較小，更容易出現微風振動；架設張力越大，振動對導地線損傷越嚴重。
④ 導線振動波沿導線呈「駐波」分佈，波形為正弦波，如圖1[_架空輸電線路防振問題探討，李恆宇]。導地線沿線波腹位置振幅最大。
常用防振手段包括安裝防震錘、阻尼線，或者防震錘與阻尼線結合使用。高頻振動主要由阻尼線防振，低頻振動主要由防振錘防振。普通檔距導線由於檔距小和導線懸掛點較低，一般採用防振錘防振。振動時，導線帶動防振錘一起振動，導線的振動能量被防振錘吸收，從而起到對導線的保護作用[輸電線路導線的振動和防振]。防震錘材質要求依照《DL/T 1099-2009 防振錘技術條件和試驗方法》執行。
大跨越由於振動時間長，要求將振幅限制在更低水平，振幅不超過普通檔位的50%，一般採用阻尼線與防震錘相結合的手段，此外部分風振條件特別惡劣，防震錘無法滿足要求的區域，需採用阻尼線加防震錘方式實現風振抑制。
2 防振錘
2.1 防震錘的種類及安裝方式
① 司托克防振錘
司托克防振錘的兩端圓筒形重鎚質量相等，具有2個固有諧振頻率，通過線夾夾板安裝於導線，安裝位置應纏繞鋁包帶。
② 4R 防振錘（FR防振錘）
兩端鎚頭的重量不等，至線夾的距離也不相等，這樣就獲得了4個諧振頻率。
③雙扭防振錘（狗頭防振錘）
鎚頭製成偏心茄子形狀，相互對著安裝在線夾兩端的鋼絞線上。鎚頭與線夾成60°而產生預扭矩。該種防振錘具有較多的共振頻率和較寬的頻帶。
③海馬防振錘（防滑防振錘）
海馬防振錘主要指安裝上採用預絞絲方式防滑，鎚頭本身與其他類型防震錘一致。將防震錘通過預絞絲與導線固定，從而防止防震錘鬆脫、滑動。
2.2 防震錘安裝數量
① 單導線的防震錘數量
國內一般按下表確定防震錘安裝數量[電力工程高壓送電線路設計手冊(第二版)]：
上表中的安裝數量一般情況有足夠多的安全裕度，部分設計院會擴大上表中的檔距範圍。
② 分裂導線
二分裂導線採用垂直排列時沒有間隔棒，此時其防震錘安裝數量與單導線一致。
裝設間隔棒的分裂導線，由於間隔棒的阻尼作用，線路振動減弱，對防振要求比單導線寬鬆。對於四分裂導線，開闊地形一般600嗎以上開始裝設防震錘，600-800米檔距每根子導線裝設2個防震錘，800-1000米檔距每根子導線裝設4個，大於1000米時每根子導線裝設6個。[電力工程高壓送電線路設計手冊(第二版)]
2.3 防震錘安裝距離
由於導線振動時波長是隨風和應力的大小而變化的,在振動的風速範圍內，波長在最大值和最小值之間來回變化。因此，防振錘安裝時應該照顧對最大半波長和最小半波長都能起到一定防振作用，而且對其它半波長也有起到較好的防振作用。為了兼顧對最大波長、最小波長振動的抑制效果，通常做法是使防震錘安裝位置處的最大、最小波長均有一定的振幅，從而利於振動能量的消耗，一般使防震錘安裝位置b1處的最大、最小波長振動的相角相等，也即下圖中sin(θM)=sin(θm)，此時θM=180°-θm。
上述思路是假定不同波長振動幾率相等為基礎，然而實際上振動危險頻率位於低頻、長波段，因此b1取的稍大較好，根據《電力工程高壓送電線路設計手冊(第二版)》，
其中d為導線直徑，vM為振動風速上限，m為單位長度導線質量，Tav為導線平均張力。
當有多個防震錘時，如果危險風振頻率較高，可採用等距安裝，也即b1=b2=b3。
對於風振環境更為惡劣的線路，應採用不等距安裝方式裝設多個防震錘，以防止高頻振動下第1個防振錘位於波節處而失去效果。第2個防振錘安裝距離b2為第1個防振錘安裝距離b1的0.4-0.6倍，重鎚重量亦減輕1.7倍[電力工程高壓送電線路設計手冊(第二版)]。
3、阻尼線
3.1 阻尼線防振原理
阻尼線一般用於被防護導線相同的導線形成「花邊」裝懸掛在一檔兩側導線，可以獲得較寬的頻率特性，適用於大跨越檔內導、地線的防振。阻尼線與導線連接的位置相當於有防震錘，多個連接點相當於有多個防震錘聯動作用，實現對振動的抑制。單用阻尼線時容易在外側末端引發斷股，一般採用阻尼線和防振錘配合使用的方式，部分設計將防振錘安裝在阻尼線花邊內，使防振方案對於低頻和高頻均有良好的防振效果。
3.2 阻尼線的選擇
① 臨近懸掛點第一個阻尼線結點位置
仿照防震錘安裝距離，去最小半波長的0.5-0.9倍。也可按低頻最危險振動風速下的波腹1/4處計算。
② 阻尼線花邊弧垂
阻尼線花邊弧垂對消振影響不大，一般取花邊長度的1/6-1/10[電力工程高壓送電線路設計手冊(第二版)]。
上述是根據經驗所做的初步設計，對於大跨越而言往往還需要通過試驗對阻尼線的效果進行驗證，進而修改設計參數。
4、導地線防振措施的驗證
當線路採取阻尼線或者阻尼線加防震錘的方式進行防振，一般需要通過防振試驗確定阻尼線的花邊數量、花邊長度等參數。
試驗一般在防振研究機構的振動試驗臺進行，如圖8。
防振試驗的原理是通過試驗臺控制振動頻率，通過監測端部固定位置（如線夾出口89mm）處的振動幅值確定導線應變是否超出要求。普通導線要求應變不超出100με，對於大跨越要求導線應變不超出50με。
通過初設選定若干防振方案，如不同的阻尼線型式及配合不同的防震錘數量，通過防振試驗確定最優方案。以文獻大截面導線及地線防振方案設計及試驗，鞠彥忠]為例，不同型式阻尼線-防震錘配置下的防振效果如圖9。
（方案4為等距裝設3組防震錘，方案5為花邊5-4-3阻尼線，方案11為花邊4-3-2阻尼線加3個防震錘）
由圖可知，單純阻尼線對低頻振動抑制效果不佳，與防震錘配合使用可以對高、低頻振動均起到良好的抑制作用。
5 小結
①大檔距、高架設、高應力線路容易發生微風振動。
②微風振動幅值超標容易造成線夾出口導地線磨損、斷線。
③防振錘、阻尼線加防震錘是抑制微風振動的主要手段，阻尼線加防震錘防振覆蓋頻率更寬，適用於大跨越，單一防振錘適用於普通線路。
④導線振動波沿導線呈「駐波」分佈，防震錘位於波腹時對振動抑制效果最佳，由於實際振動頻率分佈於一定範圍，因此防振錘安裝位置應兼顧不同頻率振動的抑制效果。
⑤大跨越防振設計需要通過振動試驗予以驗證。
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