一種架空輸電線路的雙擺防舞器及使用方法與流程

本發明屬于電力輸電系統保護電路領域，尤其涉及一種架空輸電線路的雙擺防舞器及使用方法。

背景技術：

在電力輸電系統中，架空輸電線路的安全運行十分重要。在風的作用下，架空輸電線存在著高頻振動(即微風振動)、次檔距振動以及低頻振動(即導線舞動)振動方式。架空輸電線的舞動是指在一定的自然環境下發生的，由風對非對稱截面導線所產生升力變化而引起的一種低頻、大幅度自激振動，頻率范圍一般為0.1～1Hz，振幅從幾十厘米到十幾米均有出現，由于舞動時間較長，就會造成導線疲勞破壞，例如導線磨損或斷股，甚至造成斷線，造成輸電線路停電跳閘，或造成電塔傾斜或倒塌事故，嚴重威脅架空輸電線路的安全生產運行。為了減小輸電導線舞動，人們提出了壓重、失諧擺、阻尼器以及擾流防舞器等，并且在實際中也進行了應用，但是，由于輸電線舞動的實際情況很復雜，舞動的過程中有水平舞動、垂直舞動以及扭轉舞動，因此，各種防舞措施的防舞效果還要進一步改進。利用科技解決電力輸電系統中存在的問題，基于動力學理論，推出一種架空輸電線路的新型雙擺防舞器，具有很大的現實意義。

現有的相關專利文獻，公開號：CN101702503A，公開了一種多分裂輸電導線扭振防舞器，兩個以上固定輸電導線的線夾，均布設置在環形間隔棒上；T型擺桿固定在環形間隔棒底部，T型擺桿的弧形圓管內盛裝配重球和低溫防凍液，它通過圓球重力自平衡來阻止架空導線扭轉，具有一定減小扭振作用。公開號：CN202917920U，公開了一種阻尼型防舞器，它是在多分裂導線間隔棒的雙框架上連接支撐臂，經支撐臂連接固定一個內置阻尼物的金屬筒，由于金屬筒和阻尼物加在一起有足夠的質量，可提高導線系統的動力穩定性，起到雙擺防舞器的作用，同時金屬球能在金屬筒內阻尼液中自由滾動，金屬球滾動時與阻尼液產生摩擦消耗能量，且壓縮彈簧，彈簧壓縮后吸收能量可與金屬筒內的密封擋板或兩端彈簧產生碰撞沖擊改變導線系統頻率，抑制導線的舞動。這些防舞器具有一定的減振作用，但是，通過動力學理論研究，減振效果比較小，達不到最佳減振效果。公開號：CN202159946U，公開了一種六分裂失諧擺防舞阻尼間隔棒，包括一個正六邊形結構的六分裂阻尼間隔棒，在其中一邊上設置呈軸對稱的連接件，連接件下部兩個對稱分支端部分別設置不對稱偏置的防舞動、防振動失諧擺，該失諧擺為柔性結構；該六分裂失諧擺防舞阻尼間隔棒安裝在緊湊型架空輸電線路上，由于其下部設有兩個不對稱的防舞動、防振動失諧擺，可改變輸電線路六分裂導線系統的扭轉剛度和扭轉慣量參數，減小輸電線的扭振。公開號：CN101944713A，公開了一種分裂導線防舞器，包括：支架、導線線夾、圓筒、彈簧和配重球，其特征在于所述支架上設置圓筒，圓筒內部有彈簧和配重球，彈簧一端與配重球連接，彈簧另一端與圓筒連接；本發明采用彈簧質量系統消能以減緩舞動；采用導線線夾可轉動設置，使得分裂導線每根子導線覆冰后可自動調節，使其覆冰均衡以消除舞動，這個防舞器對減小垂直振動效果較好，對于減小水平振動和扭轉振動不能達到最佳效果。公開號：CN103701079A，公開了一種粘彈性阻尼防舞器，包括：聯板、上端蓋和下端蓋、活塞、活塞桿、阻尼環和壓重件，在上端蓋和下端蓋形成的矩形外殼內，設有阻尼環和活塞，活塞桿的一端位于外殼內且與活塞相固接，其另一端穿過外殼底端且安裝有壓重件；在輸電線路發生舞動時，壓重件產生相應的慣性沖擊力，具有一定的減振作用，但是，阻尼環和壓重件會與輸電導線一起舞動，因此，通過阻尼環變形消耗振動能量比較小，減小舞動能量不能達到最佳效果。公開號：CN201054486Y，公開了一種分裂導線用防舞器，包括：間隔棒、擺桿和擺錘，所述擺錘設置于防舞器下端，利用擺錘因慣性向與導線擺動方向相反運動，來抵消擺動力，并且不產生離心力而有效減少舞動頻率和減小舞動幅度；本防舞器對于水平振動減振效果較好，而對于垂直振動減振效果不能達到最佳效果。這些防舞器，雖然都具有一定的減振功能，但是對于既有水平振動，又有垂直振動和扭轉振動的復雜振動，不能夠達到最佳減振效果。

技術實現要素：

為克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種架空輸電線路的雙擺防舞器及使用方法，能夠減小水平振動、垂直振動、扭轉振動和傾斜振動，且能夠達到最佳減振效果，防止導線舞動，防止導線疲勞斷裂，防止電塔傾斜或倒塌事故，保證架空輸電線路安全生產運行。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種架空輸電線路的雙擺防舞器，包括導線線夾、小螺栓、環形隔離圈、短連接桿、共振擺減振器、參數激振擺減振器，導線線夾一端固接到輸電導線上，另一端通過小螺栓均布固接到環形隔離圈上，導線線夾的數量與輸電線數量相匹配；環形隔離圈均布若干個通孔，環形隔離圈底部設置兩根短連接桿，兩根短連接桿的夾角為α，且短連接桿的對稱軸線通過環形隔離圈圓心，環形隔離圈圓心也是分裂導線中心，短連接桿底端與共振擺減振器連接，共振擺減振器的擺動軸心與分裂導線中心同心，共振擺減振器圍繞著分裂導線中心來回擺動，吸收輸電導線的振動能量，減小輸電導線的振動。

所述的共振擺減振器包括大螺栓、連接片、蓋板、短圓弧管道、防凍液、鋼球，防凍液和鋼球設置在短圓弧管道內腔，短圓弧管道兩端通過蓋板密封，連接片一端與短圓弧管道上部固定連接，另一端通過大螺栓與短連接桿固接。

還包括參數激振擺減振器，參數激振擺減振器固定連接在共振擺減振器底端，參數激振擺減振器的擺動軸心與共振擺減振器的擺動軸心同心。

所述的參數激振擺減振器包括長連接桿、長圓弧管道、蓋板、防凍液、鋼球，防凍液和鋼球設置在長圓弧管道內腔，長圓弧管道兩端通過蓋板密封，長連接桿一端與共振擺減振器底部固定連接，另一端與長圓弧管道固接；兩根長連接桿的夾角為α，且兩根長連接桿的對稱軸與兩根短連接桿的對稱軸重合。

所述的短圓弧管道的彎曲半徑R₁利用線性振動理論根據輸電導線舞動頻率確定，公式如下：

得：

當w_共固＝w_水平＝w_導舞時，共振擺減振器對水平方向的振動能量吸收，減小水平振動，防止輸電導線水平舞動；

∴

式(1)-式(3)中，w_共固為共振擺減振器的固有頻率；w_水平為輸電導線的水平舞動頻率；w_導舞為輸電導線的舞動頻率；R₁為短圓弧管道彎曲半徑，圓心與分裂導線中心重合。

所述的長圓弧管道的彎曲半徑R₂利用非線性振動理論根據輸電導線舞動頻率確定，公式如下：

得：

當時，參數激振擺減振器吸收垂直方向的振動能量，對垂直振動進行減振，防止輸電導線垂直舞動；

∴

∴R₂＝4R₁ (7)

式(4)-式(7)中，w_參固為參數激振擺減振器的固有頻率；R₂為長圓弧管道彎曲半徑，圓心與分裂導線中心重合。

一種架空輸電線路的雙擺防舞器的使用方法，共振擺減振器和參數激振擺減振器與輸電導線形成一個整體，且垂直向下位于輸電導線下方，通過自重和鋼球擺動控制輸電導線扭轉，減小輸電導線扭振：

當輸電導線只是水平振動時，共振擺減振器中的鋼球沿短圓弧管道滾動，吸收水平方向的振動能量，使輸電導線水平方向振動減小，也就是共振擺減振器減小輸電導線水平方向的振動，防止輸電導線水平方向舞動；

當輸電導線只是垂直方向振動時，參數激振擺減振器中的鋼球沿著長圓弧管道滾動，吸收垂直方向的振動能量，使輸電導線垂直方向振動減小，也就是參數激振擺減振器減小輸電導線垂直方向的振動，防止輸電導線垂直方向舞動；

當輸電導線沿著傾斜方向振動時，傾斜方向振動分解成水平方向振動和垂直方向振動，共振擺減振器減小水平方向的振動，而參數激振擺減振器減小垂直方向的振動，這樣輸電導線傾斜振動就會減小，防止輸電導線傾斜方向舞動。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

結構簡單、使用方便。共振擺減振器和參數激振擺減振器聯合到一起，形成一個整體式雙擺防舞器，同時對水平振動、垂直振動和傾斜振動進行減振。可以減小輸電導線任意方向振動，防止輸電導線發生大幅度舞動現象，避免輸電導線疲勞斷裂，避免電塔傾斜倒塌，引起線路故障，保證輸電線路生產安全。防凍液可減小鋼球的滾動摩擦，同時也可以防止冬天鋼球與短圓弧管道內壁凍結粘黏，影響滾動吸收能量，影響減振效果。

附圖說明

圖1是本發明的主視圖。

圖2是本發明的側視圖。

圖3是環形隔離圈的主視圖。

圖4是環形隔離圈的側視圖。

圖5是共振擺減振器的結構示意圖。

圖6是長連接桿的主視圖。

圖7是長連接桿的側視圖。

圖8是參數激振擺減振器的結構示意圖。

圖中：1-導線線夾 2-小螺栓 3-防凍液 4-鋼球 5-環形隔離圈 6-短連接桿 7-大螺栓 8-長連接桿 9-長圓弧管道 10-連接片 11-蓋板 12-短圓弧管道。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明進行詳細地描述，但是應該指出本發明的實施不限于以下的實施方式。

見圖1、圖2，一種架空輸電線路的雙擺防舞器，包括導線線夾1、小螺栓2、環形隔離圈5、短連接桿6、共振擺減振器、參數激振擺減振器，導線線夾1一端固接到輸電導線上，另一端通過小螺栓2均布固接到環形隔離圈5上，導線線夾1的數量與輸電線數量相匹配；見圖3、圖4，環形隔離圈5均布若干個通孔，通孔個數由輸電導線數量確定，環形隔離圈5外徑為φ300～φ1500mm，內徑為φ250～φ1300mm，厚度為10～30mm，環形隔離圈5上的通孔直徑為φ6～φ26mm；環形隔離圈5底部設置兩根短連接桿6，短連接桿6與環形隔離圈5可為一體式結構；兩根短連接桿6的夾角為α，α為20°～120°，且短連接桿6的對稱軸線通過環形隔離圈5圓心，環形隔離圈5圓心也是分裂導線中心(分裂導線中心是以輸電導線為頂點形成的多邊形中心)，短連接桿6底端與共振擺減振器連接，共振擺減振器的擺動軸心與分裂導線中心同心，共振擺減振器圍繞著分裂導線中心來回擺動，吸收輸電導線的振動能量，減小輸電導線的振動。其中，導線線夾1材料為絕緣鋁合金線夾，規格孔徑為φ20～φ50mm；小螺栓2公稱直徑為φ4～φ24mm。短連接桿6橫截面為矩形，截面矩形長為30～100mm，寬為10～30mm，短連接桿6長為100～500mm；每個短連接桿6的下端設置一個矩形方槽和兩組通孔，方槽用以插接連接片10，通孔用以連接螺栓，通孔可為1-3個，方便調節安裝后的共振擺減振器長度；環形隔離圈5材料采用絕緣鋁合金制作。

見圖5，共振擺減振器包括大螺栓7、連接片10、蓋板11、短圓弧管道12、防凍液3、鋼球4，防凍液3和鋼球4設置在短圓弧管道12內腔，短圓弧管道12兩端通過蓋板11密封，連接片10一端與短圓弧管道12上部固定連接，另一端通過大螺栓7與短連接桿6固接。

見圖1、圖2，參數激振擺減振器固定連接在共振擺減振器底端，參數激振擺減振器的擺動軸心與共振擺減振器的擺動軸心同心。

見圖6-圖8，振擺減振器包括長連接桿8、長圓弧管道9、蓋板11、防凍液3、鋼球4，防凍液3和鋼球4設置在長圓弧管道9內腔，長圓弧管道9兩端通過蓋板11密封，長連接桿8一端與共振擺減振器底部固定連接，另一端與長圓弧管道9固接；兩根長連接桿8的夾角為α，α為20°～120°，且兩根長連接桿8的對稱軸與兩根短連接桿6的對稱軸重合。長圓弧管道9圓心與分裂導線中心重合。

見圖5，具體制作時，把防凍液3和鋼球4從短圓弧管道12一端裝入內腔；連接片10由絕緣鋁合金制作，與短圓弧管道12焊接成整體；連接片10的長為50～100mm，寬為30～100mm，厚為4～15mm；防凍液3采用防凍效果較好的液體，并且填充時，防凍液3不能淹沒鋼球4；長圓弧管道9內的鋼球4也按上述方法封裝。鋼球4材料采用不銹鋼，為實心鋼球4，直徑為φ10～φ100mm，鋼球4直徑小于短圓弧管道12內徑，且鋼球4直徑大于短圓弧管道12內徑與鋼球4直徑的差，防止鋼球4重疊，影響鋼球4滾動；鋼球4的個數為1～30，沿著圓弧管道成一行排布；蓋板11與短圓弧管道12無縫隙焊接，使短圓弧管道12內腔封閉，防止防凍液3外漏，防止鋼球4滾出；蓋板11用鋁合金制作，厚為5～10mm，直徑為φ20～φ150mm；短圓弧管道12采用鋁合金制作，壁厚為3～10mm，管道外徑為φ20～φ150mm。在短圓弧管道12的上部和下部，各焊接兩個連接片10，上部的兩個連接片10的方向通過分裂導線中心，下面兩個連接片10的方向也通過分裂導線中心；把短圓弧管道12上部的兩個連接片10分別插入短連接桿6下端的矩形方槽內，并且用兩組大螺栓7把它們固接在一起；把短圓弧管道12下部的兩個連接片10，分別插入長連接桿8上端的矩形方槽內，并且用兩組大螺栓7把它們固接在一起；大螺栓7公稱直徑為φ6～φ24mm。見圖1、圖8。

見圖6、圖7，長連接桿8兩端設有矩形方槽，一端用兩組螺紋緊固件大螺栓7與短圓弧管道12下方的連接片10固接在一起，另一端用兩組大螺栓7與長圓弧管道9上方的連接片10固接在一起；長連接桿8橫截面為矩形，截面矩形長為30～100mm，寬為10～30mm，長連接桿815長為300～1500mm。

短圓弧管道12的彎曲半徑R₁利用線性振動理論根據輸電導線舞動頻率確定，公式如下：

得：

當w_共固＝w_水平＝w_導舞時，共振擺減振器對水平方向的振動能量吸收，減小水平振動，防止輸電導線水平舞動；

∴

式(1)-式(3)中，w_共固為共振擺減振器的固有頻率；w_水平為輸電導線的水平舞動頻率；w_導舞為輸電導線的舞動頻率；R₁為短圓弧管道12彎曲半徑，圓心與分裂導線中心重合；

長圓弧管道9的彎曲半徑R₂利用非線性振動理論根據輸電導線舞動頻率確定，公式如下：

得：

當時，參數激振擺減振器吸收垂直方向的振動能量，對垂直振動進行減振，防止輸電導線垂直舞動。

∴

∴R₂＝4R₁ (7)

式(4)-式(7)中，w_參固為參數激振擺減振器的固有頻率；R₂為長圓弧管道9彎曲半徑，圓心與分裂導線中心重合。

其中，w_導舞根據輸電導線所在的地區和輸電導線布置情況確定。取值時，優選R₂＝4R₁

在二分裂導線中，環形隔離圈5用一個長條形隔離棒代替，此時，分裂導線中心就是隔離棒中點位置。

架空輸電線路的雙擺防舞器的使用方法，共振擺減振器和參數激振擺減振器與輸電導線形成一個整體，且垂直向下位于輸電導線下方，通過自重和鋼球4擺動控制輸電導線扭轉，減小輸電導線扭振：

當輸電導線只是水平振動時，共振擺減振器中的鋼球4沿短圓弧管道12滾動，吸收水平方向的振動能量，使輸電導線水平方向振動減小，也就是共振擺減振器減小輸電導線水平方向的振動，防止輸電導線水平方向舞動；

當輸電導線只是垂直方向振動時，參數激振擺減振器中的鋼球4沿著長圓弧管道9滾動，吸收垂直方向的振動能量，使輸電導線垂直方向振動減小，也就是參數激振擺減振器減小輸電導線垂直方向的振動，防止輸電導線垂直方向舞動；

當輸電導線沿著傾斜方向振動時，傾斜方向振動分解成水平方向振動和垂直方向振動，共振擺減振器減小水平方向的振動，而參數激振擺減振器減小垂直方向的振動，這樣輸電導線傾斜振動就會減小，防止輸電導線傾斜方向舞動。

本發明結構簡單、使用方便。共振擺減振器和參數激振擺減振器聯合到一起，形成一個整體式雙擺防舞器，同時對水平振動、垂直振動和傾斜振動進行減振。可以減小輸電導線任意方向振動，防止輸電導線發生大幅度舞動現象，避免輸電導線疲勞斷裂，避免電塔傾斜倒塌，引起線路故障，保證輸電線路生產安全。防凍液可減小鋼球的滾動摩擦，同時也可以防止冬天鋼球與短圓弧管道內壁凍結粘黏，影響滾動吸收能量，影響減振效果。