报告人： 01级零零班 孙鑫 指导教师： 程福臻 章江英

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1 报告人： 01级零零班 孙鑫 指导教师： 程福臻 章江英
浅析高压输电线振动之原因 报告人： 01级零零班 孙鑫 指导教师： 程福臻 章江英

2 引 论 高压输电线常会发出嗡嗡的振动声。在寂 静空旷的地方此现象较易被察觉。风引起 的机械振动是可能的原因之一。电磁相互
作用也可能回导致这种振动的发生。下面 就来探讨几类电磁作用对振动是否存在影 响，及影响的大小（若存在的话）。

3 简 介 一．原理； 二．实际应用； 三．结论与讨论。 本文从电磁相互作用角度分析了高压电线振动的 原理，并给出了作用力的数学表达；接着以一种
实际情形为例，具体算出了各力的大小；最后对 所得结果进行了讨论。 一．原理； 二．实际应用； 三．结论与讨论。

4 一．原 理 由于电流对电流，磁场对其中的电流，及静电场 与静电场之间都存在着力的作用，故而高压输电 线所受电磁力作用至少应包括：
1.两导线中电流相互作用力； 2.地磁场对导线的作用力； 3.两导线间的静电相互作用力。 这三种力均可作为振动的外界策动力。下面分别定量讨论之。

5 又因为两输电线之间距离远小于导线长， 故可认为导线是无限长的。并设两导线间 的距离为 。

6 1．两导线中电流相互作用的安培力 由静磁场的环路定理，得到一根导线在另 一根处产生的磁感应强度为： 再由安培公式，可求出每一米导线所受的
力为：

7 的方向由电流是同向还是反向决定。同向为斥
力，反向为引力。由于电流是交变的，每秒50个 周期，有100个峰和谷，因此 有100次达到极 大，即以100周的频率变化。 一周期电流变化 一周期 变化

8 2．地磁场对载流导线作用力 由安培公式，求得每一米导线受到地磁场 的力为： 式中 是地磁场磁感应强度， 为导线方 向与地磁场方向的夹角。
式中 是地磁场磁感应强度， 为导线方 向与地磁场方向的夹角。 的方向由左手定则决定。其大小﹑方向 变化均与交变电流同步，均为每秒50周。

9 3．两导线间的静电相互作用力 两导线间存在的高电压与分布电容会引起 静电荷分布。作为简化模型，可设两导线
每米带电为 ,则在距某根导线 处的电 场强度为：

10 两导线之间由静电场引起的电势差为： 式中 为导线半径。 故两导线间每米的电容为： 故导线每米长度的带电量为：

11 再由Gauss定理，即可求得每米长根导线
所受静电力是：

12 由于电势差与分布电容引起的感应电荷总 是异号的，故 一定是引力。且 的变化 频率同 一样，为100周。

13 二．实际应用 作为对上面推出的三种电磁力表达式的应用，现 设定一种具体情形，算出三种力的大小并加以比 较。
假定两输电线间距 =1m，导线半径 = 10mm,输送的功率 =1kw，电压 =100kV,地 磁场磁感应强度=0.5G，带入算得： = N； = sin N； = N = 0 N

14 = N 可见在假定的此种情形下，两导线间的静电相互 作用最强，其次为地磁场的作用力，而导线间的 电流作用的安培力最弱。

15 三．结论与讨论 在上述情形中，最大的电磁相互作用力有 N量 级，故我们在分析电线振动的原因时，电磁力是 不可忽略的。
如果电流加大，则电流间的安培力将以平方的速 率增大，有可能成为较主要的原因；如果电压增 大，则导线间的静电力也会以平方的速率增大， 也有可能成为较主要的原因。又若输电线是沿南 北方向架设的，则地磁场的作用力可降为零。

16 随着我国科技与经济事业的日益发展，长 程输电的发展趋势是超高压。因为这样可 以有效地减少电能在输电线上的损耗。故 而将来在设计与选用导线时，应适当考虑 由电磁作用力所引起的振动效应。

17 感谢程福臻老师与章江英 老师给予的热情而细致的 指导！ 感谢0100所有同学给予的 无私帮助！ 谢谢各位的光临与倾听！

18 最后祝大家 新年快乐！