架空线张力与频率关系理论与试验的研究.pdf

第30卷哈尔滨师范大学自然科学学报Vo1．30，No．32014

第3期NATURALSCIENCESJOURNALOFHARBINNORMALUNIVERSITY

架空线张力与频率关系理论与试验的研究水

谢占山，李忠芳，王少夫

(安徽科技学院)

【摘要】分析了架空线的特点及其在悬挂点处边界条件，理论推导了架空线

振动方程，得出了频率与张力关系式以及相同张力情况下各阶次频率的之间的关

系、不同张力情况下各阶次的关系，用实验方法验证了理论的正确性，为输电线路

的架空线档距最佳距离确定以及铁塔匹配具有很大的意义．

【关键词】架空线；方程；频率；张力；试验

线绞制而成，因此架空线的子导线是一个复杂的

0引言柔性体或者复合索特性的结构体．为了弄清架空

输电线路是输入电能的通道，其安全可靠的线在不同外载荷下其张力与频率函数关系，该文

运行，是保证国民经济平稳发展的因素之一．然将从理论方面进行推导架空线张力与频率的关

而输电线路是一个系统，它包括塔基、杆塔、绝缘系，在实验室条件下进行不同张力情况下架空线

子、金具、架空线、避雷线等其他辅助设施，在此频率的测定，以揭示张力与频率的关系，验证理

些系统中，架空线是输送电能的载体，是整个输论的正确性，为铁塔设计、架空线档距最佳距离

电系统的核心组成之一；架空线在运行中，由于确定及其与铁塔匹配具有重要的意义．

受到外界因素的影响(譬如风载荷，浮冰、雾凇载

荷，大气温度等)影响以及导线自身温度影响，导1架空线张力与频率之间关系的理

致其本身张力变化较大进而导致其频率特性变

论与试验研究

化剧烈，若某工况下架空线的频率与输电铁塔的

1．1架空线振动方程

固有频率相同或者相近，那么很容易造成铁塔的

倒塔现象的发生，所以开展架空线张力与频率关

系的研究显得必要的lJ．

架设架空线使用张力放线机，在当时施工的

环境下，张力的大小的是确定的，即此时的架空

线固有频率是定值，但是架空线工作环境复杂，

容易受到外界因素的影响，其本身的张力呈现较

大幅度变化范围，这就造成架空线本身频率的波

动，所以在设计线路以及铁塔设计时，有必要评

估一定档距的架空线在各类极端载荷的下频率图1有刚度无阻尼架空线微单元的受力示意图川

范围，尽量绕开其频率范围，以防止共振的发生．

如图1所示，架空线微单元的长度为，刚

架空线是通过钢芯(碳纤维)与铝合金的导

度为E，，水平张力，√节点的轴向力分别为

收稿日期：2014一叭一25

安徽科技学院自然科学研究项目(ZRC2013386)

第3期架空线张力与频率关系理论与试验的研究63

、，单位长度的质量为m，微单元长度上有的状态，在线夹处其边界条件为：

弯曲，其平衡方程如下：：0时，X：0，dEX

：0(15)