架空輸電線路在長期循環荷載的作用下會發生累積性的損傷，這種損傷的過程往往十分漫長，少則幾月，多則數年，過程不易察覺?？梢坏p傷累計到一定程度便會導致導線金具的失效，誘發嚴重的線路故障，影響線路的安全運行。因此，鑒于疲勞破壞過程的隱蔽性，可以把這種基于累計效應的疲勞現象稱為輸電線路的“隱形殺手”。中國電科院分析了輸電線路疲勞產生的原因和危害，對疲勞的防治措施提出了建議，供線路設計及運行人員參考。

什么是疲勞？疲勞是怎么產生的？

我們人類在長時間運動或工作后，會產生身體的疲乏無力感，這種狀態就是疲勞，它可能使人們失去從事的正常活動或工作的能力。架空輸電線路的鋼筋鐵骨也會疲勞么？答案是肯定的。輸電線路的各組成部分在循環荷載作用下，在某點或某些點產生局部的永久性損傷，并在一定循環次數后形成裂紋，進而使裂紋進一步擴展直到發生完全斷裂的現象就是輸電線路的疲勞。

那么，輸電線路的疲勞從何而來？輸電線路在運行過程中會受到各種動、靜荷載的作用，交變的動荷載是導致線路疲勞的直接原因。架空輸電線路在運行過程中不可避免地受到自然界冰、風、雨、雪等多種類型的荷載作用，以最典型的風荷載為例，持續穩定風吹過輸電導線并在其背后形成的交替變化的氣流旋渦，從而對導線產生周期性升力和阻力的作用，分裂導線中處于同一水平面上的兩子導線還存在氣流的尾流效應，這些氣動力使得導線產生微風振動、次檔距振蕩、舞動等運動形式。這些運動有的頻率高、幅度小、持續時間長、應力水平低，如微風振動；有的頻率低、幅度大、破壞力大，如舞動。無論導線運動的頻率高或低、振幅大或小，只要作用時間足夠長，就都會使得導線、金具等出現疲勞損傷甚至失效的情況，這對輸電線路的安全運行構成了很大的威脅。

疲勞的分類及危害

根據導致疲勞產生的載荷循環次數的高低，可將疲勞分為低周疲勞和高周疲勞。

低周疲勞是指作用于零件、構件的應力水平較高，破壞循環次數一般低于104～105的疲勞，導線的舞動、周期性擺動等屬于此類。

導線舞動多發于覆冰狀態下。2009-2010年冬季，受7次大范圍大風降溫、雨雪冰凍等惡劣天氣影響，公司系統河南、山西、湖南等13個網省公司共634條66 kV及以上輸電線路發生舞動現象，造成337條66 kV及以上電壓等級線路發生閃絡跳閘619次，還同時造成了螺栓松動、脫落，金具、、跳線損壞，導線斷股、斷線等嚴重的機械損傷。金具的疲勞損傷在西北大風地區容易出現，例如，新疆某750kV線路在投入使用僅一年有余，就已經發現間隔棒線夾與本體連接處以及懸垂金具（直角掛環、U型環等）出現了嚴重的磨損現象；某500 kV線路于2002年底投入運行，2019年綜合性檢修全線排查時發現子導線耐張線夾鋁管斷裂。

高周疲勞是指作用于零件、構件的應力水平較低，破壞循環次數一般高于104～105的疲勞，導地線微風振動、分裂導線次檔距振蕩等屬于此類。

導線因微風振動引起的疲勞斷股現象屢有發生，例如，我國西北地區因地勢平坦、風速均勻，架空線路導、地線的微風振動十分顯著，甘肅、陜西、寧夏等地區多條110kV～330kV線路投運時間不長就在防振錘線夾等處發生了較多的地線斷股現象，導致部分線路必須對地線進行更換；內蒙古自治區的某地區也具有地勢平坦、風力持續穩定的特點，致使該地區部分110kV架空輸電線路地線安裝不足半年就發生斷股；500kV中山口、金口大跨越也多次發生導地線振動引起的防振錘脫落、導地線斷股以及金具損壞等故障。

疲勞的防治措施

在“新基建”的大背景下，“大云物移智鏈”等現代信息技術將更為廣泛深入地應用于以特高壓電網為骨干網架的堅強智能電網體系，但不斷提高電網運行的安全性和可靠性仍是中國特色國際領先的能源互聯網建設的首要任務。因此，必須采取有效措施來降低疲勞對輸電線路的危害。

一是采取行之有效的線路防振措施。通過加裝防振裝置，將導地線的振動水平控制在疲勞極限以下。對于一般線路導地線，應注重防振錘選型的科學性，因地制宜地開展防振錘、防振鞭等防振金具的綜合應用，基于智能算法精細化布置分裂導線間隔棒次檔距。對于大跨越工程導地線，應合理配置β阻尼線、圣誕樹阻尼線等強化防振措施，通過微風振動模擬試驗精確優化防振方案，并通過現場測振檢驗防振方案的性能。

二是從結構和材質兩方面優化金具設計。一方面可以通過改變金具材料增強金具接觸部位的硬度及耐磨性能，另一方面可以優化金具結構型式，改變連接金具間的接觸方式，增大相互接觸的面積，減小接觸應力，從而達到降低金具磨損、延長金具使用壽命的目的。

三是強化運行狀態監測。對于導地線微風振動易發區域，特別是大跨越工程，有必要創建導地線振動狀態監測平臺，實時獲取導地線微風振動強度信息，智能化判別導地線的運行狀態，及時采取措施解決振動超標問題，確保線路安全。對于舞動易發區域，有必要采用舞動監測裝置開展導線舞動實時監測，并通過氣象信息的監測和分析，提供舞動預警服務，為舞動治理提供數據支撐。

四是開展導線疲勞壽命評估。對于常態化存在的導地線微風振動，可根據振動測試數據，基于線性疲勞累積損傷理論或斷裂力學方法等開展導線疲勞壽命預測分析，為運行策略的制定提供依據。