OPGW光缆防振理论对光缆断股影响

OPGW光缆具有传输性能稳定、抗干扰能力强等显著优点,受到电力系统业界的普遍欢迎。由于OPGW能将担负通信作用的光纤束组装进架空地线内,使其不但具有架空地线的各项基本功能,而且兼具电力系统通信的重要功能。正是由于OPGW结构中光缆所具任务的特殊性,人们对于适用的OPGW光缆金具的要求极为严格。

要求有效增加固定部分的阻尼性,以延长光缆的使用寿命;有效增加接触面积和曲率半径,以保护光缆受力均匀和降低弯曲应力;有效减少电晕,以增加短路电流容量增强耐雷电性能;有效抑制振动以增加抗疲劳寿命;有效减少电位差,以增强抗腐蚀性能等要求。在防振器材的选择和防振方案的设计上,就更加需要设计人员精心计划与安排。

长期微风振动是引起OPGW光缆断股的主要原因,对OPGW的情况亦然。常见风速为1～7 m/ s。长期由此风速产生的不同频率的导线振动,会引起线缆散股和断股。因此,以相应频率抑制线缆振动幅度,达到减振消振的目的,是防振理论的基本出发点。在旋涡风(风速在7～8 m/ s)振动时,常常伴随着高频舞动,这种舞动产生的周期短,在绝大部分地区不是线缆主要的受损形式,而只对小径缆产生一定损害。

根据德国动力学家冯·卡曼推导的圆柱体旋涡频率公式:F= 185V/D(1)式中 F为圆柱体旋涡的频率(Hz);V为风速(m/ s);D为圆柱体直径(mm)。用V= 1 m/ s和7 m/ s代入(1)式,得出该OPGW受振频率。对常用OPGW,F在30～150 Hz范围内。风速大于7 m/ s以上时,线缆易产生不稳定的高频舞动,而风速达到18 m/ s大风速时,导线基本不再处于受振状态,也不易回落。

综合分析得出,具有有效抑制在10～150 Hz频率的振动,以及有一定高频舞动防扭功能的防振器能够达到消振减振的目的。线缆断裂位置通常产生于耐张和悬垂线夹的端部,因此防振器材常布置于距离线夹末端的0. 5～2 m处。但从国外的运行经验上看,有些厂家则认为应在档距中间安装防振器材,基于如下考虑:

1)档距中部振动波振幅最大;

2)有效截断波形传播。

在以上推理的基础上,这些厂家选择在中部安装1～2个或4个防振锤。我们认为这样做不完全正确,因为层流风速1～7m/ s为最常见,其反复作用造成的低频振动危害最大且最频繁。此时,档距中部同其他地方一样受振。只在7～18 m/ s风速时受旋涡风影响,中部最易受高频舞动的侵害。而此情况下安装防振锤,只会有助于舞动程度的增加。在理想状态下,防振器应该安装在尽可能地接近振幅值最大的波幅点。风速不同,波幅的位置也随之变化,所以安装位置不一定是档距中部。

另外,从实际测量振动仪上反映,一个防振锤最大有效防护距离为430 m,正常情况下也能达到200～300 m。因此从各方面考虑,安装在线夹两边最为实用。此外,增加地线自阻尼是改善抗振性能的重要方法,常见的有预绞丝和花边阻尼。后者是大跨越防振的有效措施之一。

阻尼线一般采用与缆线同型号的一舟线缆,用多个线夹将该线做成"花边"状,安装在大跨越地线下侧。其机理是用阻尼线的花边逐步将档内传到线夹附近的振动波和所带能量消耗掉,并一般和防振锤配合使用。