一种架空输电线路的双摆防舞器及使用方法与流程

本发明属于电力输电系统保护电路领域，尤其涉及一种架空输电线路的双摆防舞器及使用方法。

背景技术：

在电力输电系统中，架空输电线路的安全运行十分重要。在风的作用下，架空输电线存在着高频振动(即微风振动)、次档距振动以及低频振动(即导线舞动)振动方式。架空输电线的舞动是指在一定的自然环境下发生的，由风对非对称截面导线所产生升力变化而引起的一种低频、大幅度自激振动，频率范围一般为0.1～1Hz，振幅从几十厘米到十几米均有出现，由于舞动时间较长，就会造成导线疲劳破坏，例如导线磨损或断股，甚至造成断线，造成输电线路停电跳闸，或造成电塔倾斜或倒塌事故，严重威胁架空输电线路的安全生产运行。为了减小输电导线舞动，人们提出了压重、失谐摆、阻尼器以及扰流防舞器等，并且在实际中也进行了应用，但是，由于输电线舞动的实际情况很复杂，舞动的过程中有水平舞动、垂直舞动以及扭转舞动，因此，各种防舞措施的防舞效果还要进一步改进。利用科技解决电力输电系统中存在的问题，基于动力学理论，推出一种架空输电线路的新型双摆防舞器，具有很大的现实意义。

现有的相关专利文献，公开号：CN101702503A，公开了一种多分裂输电导线扭振防舞器，两个以上固定输电导线的线夹，均布设置在环形间隔棒上；T型摆杆固定在环形间隔棒底部，T型摆杆的弧形圆管内盛装配重球和低温防冻液，它通过圆球重力自平衡来阻止架空导线扭转，具有一定减小扭振作用。公开号：CN202917920U，公开了一种阻尼型防舞器，它是在多分裂导线间隔棒的双框架上连接支撑臂，经支撑臂连接固定一个内置阻尼物的金属筒，由于金属筒和阻尼物加在一起有足够的质量，可提高导线系统的动力稳定性，起到双摆防舞器的作用，同时金属球能在金属筒内阻尼液中自由滚动，金属球滚动时与阻尼液产生摩擦消耗能量，且压缩弹簧，弹簧压缩后吸收能量可与金属筒内的密封挡板或两端弹簧产生碰撞冲击改变导线系统频率，抑制导线的舞动。这些防舞器具有一定的减振作用，但是，通过动力学理论研究，减振效果比较小，达不到最佳减振效果。公开号：CN202159946U，公开了一种六分裂失谐摆防舞阻尼间隔棒，包括一个正六边形结构的六分裂阻尼间隔棒，在其中一边上设置呈轴对称的连接件，连接件下部两个对称分支端部分别设置不对称偏置的防舞动、防振动失谐摆，该失谐摆为柔性结构；该六分裂失谐摆防舞阻尼间隔棒安装在紧凑型架空输电线路上，由于其下部设有两个不对称的防舞动、防振动失谐摆，可改变输电线路六分裂导线系统的扭转刚度和扭转惯量参数，减小输电线的扭振。公开号：CN101944713A，公开了一种分裂导线防舞器，包括：支架、导线线夹、圆筒、弹簧和配重球，其特征在于所述支架上设置圆筒，圆筒内部有弹簧和配重球，弹簧一端与配重球连接，弹簧另一端与圆筒连接；本发明采用弹簧质量系统消能以减缓舞动；采用导线线夹可转动设置，使得分裂导线每根子导线覆冰后可自动调节，使其覆冰均衡以消除舞动，这个防舞器对减小垂直振动效果较好，对于减小水平振动和扭转振动不能达到最佳效果。公开号：CN103701079A，公开了一种粘弹性阻尼防舞器，包括：联板、上端盖和下端盖、活塞、活塞杆、阻尼环和压重件，在上端盖和下端盖形成的矩形外壳内，设有阻尼环和活塞，活塞杆的一端位于外壳内且与活塞相固接，其另一端穿过外壳底端且安装有压重件；在输电线路发生舞动时，压重件产生相应的惯性冲击力，具有一定的减振作用，但是，阻尼环和压重件会与输电导线一起舞动，因此，通过阻尼环变形消耗振动能量比较小，减小舞动能量不能达到最佳效果。公开号：CN201054486Y，公开了一种分裂导线用防舞器，包括：间隔棒、摆杆和摆锤，所述摆锤设置于防舞器下端，利用摆锤因惯性向与导线摆动方向相反运动，来抵消摆动力，并且不产生离心力而有效减少舞动频率和减小舞动幅度；本防舞器对于水平振动减振效果较好，而对于垂直振动减振效果不能达到最佳效果。这些防舞器，虽然都具有一定的减振功能，但是对于既有水平振动，又有垂直振动和扭转振动的复杂振动，不能够达到最佳减振效果。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种架空输电线路的双摆防舞器及使用方法，能够减小水平振动、垂直振动、扭转振动和倾斜振动，且能够达到最佳减振效果，防止导线舞动，防止导线疲劳断裂，防止电塔倾斜或倒塌事故，保证架空输电线路安全生产运行。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种架空输电线路的双摆防舞器，包括导线线夹、小螺栓、环形隔离圈、短连接杆、共振摆减振器、参数激振摆减振器，导线线夹一端固接到输电导线上，另一端通过小螺栓均布固接到环形隔离圈上，导线线夹的数量与输电线数量相匹配；环形隔离圈均布若干个通孔，环形隔离圈底部设置两根短连接杆，两根短连接杆的夹角为α，且短连接杆的对称轴线通过环形隔离圈圆心，环形隔离圈圆心也是分裂导线中心，短连接杆底端与共振摆减振器连接，共振摆减振器的摆动轴心与分裂导线中心同心，共振摆减振器围绕着分裂导线中心来回摆动，吸收输电导线的振动能量，减小输电导线的振动。

所述的共振摆减振器包括大螺栓、连接片、盖板、短圆弧管道、防冻液、钢球，防冻液和钢球设置在短圆弧管道内腔，短圆弧管道两端通过盖板密封，连接片一端与短圆弧管道上部固定连接，另一端通过大螺栓与短连接杆固接。

还包括参数激振摆减振器，参数激振摆减振器固定连接在共振摆减振器底端，参数激振摆减振器的摆动轴心与共振摆减振器的摆动轴心同心。

所述的参数激振摆减振器包括长连接杆、长圆弧管道、盖板、防冻液、钢球，防冻液和钢球设置在长圆弧管道内腔，长圆弧管道两端通过盖板密封，长连接杆一端与共振摆减振器底部固定连接，另一端与长圆弧管道固接；两根长连接杆的夹角为α，且两根长连接杆的对称轴与两根短连接杆的对称轴重合。

所述的短圆弧管道的弯曲半径R₁利用线性振动理论根据输电导线舞动频率确定，公式如下：

得：

当w_共固＝w_水平＝w_导舞时，共振摆减振器对水平方向的振动能量吸收，减小水平振动，防止输电导线水平舞动；

∴

式(1)-式(3)中，w_共固为共振摆减振器的固有频率；w_水平为输电导线的水平舞动频率；w_导舞为输电导线的舞动频率；R₁为短圆弧管道弯曲半径，圆心与分裂导线中心重合。

所述的长圆弧管道的弯曲半径R₂利用非线性振动理论根据输电导线舞动频率确定，公式如下：

得：

当时，参数激振摆减振器吸收垂直方向的振动能量，对垂直振动进行减振，防止输电导线垂直舞动；

∴

∴R₂＝4R₁ (7)

式(4)-式(7)中，w_参固为参数激振摆减振器的固有频率；R₂为长圆弧管道弯曲半径，圆心与分裂导线中心重合。

一种架空输电线路的双摆防舞器的使用方法，共振摆减振器和参数激振摆减振器与输电导线形成一个整体，且垂直向下位于输电导线下方，通过自重和钢球摆动控制输电导线扭转，减小输电导线扭振：

当输电导线只是水平振动时，共振摆减振器中的钢球沿短圆弧管道滚动，吸收水平方向的振动能量，使输电导线水平方向振动减小，也就是共振摆减振器减小输电导线水平方向的振动，防止输电导线水平方向舞动；

当输电导线只是垂直方向振动时，参数激振摆减振器中的钢球沿着长圆弧管道滚动，吸收垂直方向的振动能量，使输电导线垂直方向振动减小，也就是参数激振摆减振器减小输电导线垂直方向的振动，防止输电导线垂直方向舞动；

当输电导线沿着倾斜方向振动时，倾斜方向振动分解成水平方向振动和垂直方向振动，共振摆减振器减小水平方向的振动，而参数激振摆减振器减小垂直方向的振动，这样输电导线倾斜振动就会减小，防止输电导线倾斜方向舞动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

结构简单、使用方便。共振摆减振器和参数激振摆减振器联合到一起，形成一个整体式双摆防舞器，同时对水平振动、垂直振动和倾斜振动进行减振。可以减小输电导线任意方向振动，防止输电导线发生大幅度舞动现象，避免输电导线疲劳断裂，避免电塔倾斜倒塌，引起线路故障，保证输电线路生产安全。防冻液可减小钢球的滚动摩擦，同时也可以防止冬天钢球与短圆弧管道内壁冻结粘黏，影响滚动吸收能量，影响减振效果。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的侧视图。

图3是环形隔离圈的主视图。

图4是环形隔离圈的侧视图。

图5是共振摆减振器的结构示意图。

图6是长连接杆的主视图。

图7是长连接杆的侧视图。

图8是参数激振摆减振器的结构示意图。

图中：1-导线线夹 2-小螺栓 3-防冻液 4-钢球 5-环形隔离圈 6-短连接杆 7-大螺栓 8-长连接杆 9-长圆弧管道 10-连接片 11-盖板 12-短圆弧管道。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1、图2，一种架空输电线路的双摆防舞器，包括导线线夹1、小螺栓2、环形隔离圈5、短连接杆6、共振摆减振器、参数激振摆减振器，导线线夹1一端固接到输电导线上，另一端通过小螺栓2均布固接到环形隔离圈5上，导线线夹1的数量与输电线数量相匹配；见图3、图4，环形隔离圈5均布若干个通孔，通孔个数由输电导线数量确定，环形隔离圈5外径为φ300～φ1500mm，内径为φ250～φ1300mm，厚度为10～30mm，环形隔离圈5上的通孔直径为φ6～φ26mm；环形隔离圈5底部设置两根短连接杆6，短连接杆6与环形隔离圈5可为一体式结构；两根短连接杆6的夹角为α，α为20°～120°，且短连接杆6的对称轴线通过环形隔离圈5圆心，环形隔离圈5圆心也是分裂导线中心(分裂导线中心是以输电导线为顶点形成的多边形中心)，短连接杆6底端与共振摆减振器连接，共振摆减振器的摆动轴心与分裂导线中心同心，共振摆减振器围绕着分裂导线中心来回摆动，吸收输电导线的振动能量，减小输电导线的振动。其中，导线线夹1材料为绝缘铝合金线夹，规格孔径为φ20～φ50mm；小螺栓2公称直径为φ4～φ24mm。短连接杆6横截面为矩形，截面矩形长为30～100mm，宽为10～30mm，短连接杆6长为100～500mm；每个短连接杆6的下端设置一个矩形方槽和两组通孔，方槽用以插接连接片10，通孔用以连接螺栓，通孔可为1-3个，方便调节安装后的共振摆减振器长度；环形隔离圈5材料采用绝缘铝合金制作。

见图5，共振摆减振器包括大螺栓7、连接片10、盖板11、短圆弧管道12、防冻液3、钢球4，防冻液3和钢球4设置在短圆弧管道12内腔，短圆弧管道12两端通过盖板11密封，连接片10一端与短圆弧管道12上部固定连接，另一端通过大螺栓7与短连接杆6固接。

见图1、图2，参数激振摆减振器固定连接在共振摆减振器底端，参数激振摆减振器的摆动轴心与共振摆减振器的摆动轴心同心。

见图6-图8，振摆减振器包括长连接杆8、长圆弧管道9、盖板11、防冻液3、钢球4，防冻液3和钢球4设置在长圆弧管道9内腔，长圆弧管道9两端通过盖板11密封，长连接杆8一端与共振摆减振器底部固定连接，另一端与长圆弧管道9固接；两根长连接杆8的夹角为α，α为20°～120°，且两根长连接杆8的对称轴与两根短连接杆6的对称轴重合。长圆弧管道9圆心与分裂导线中心重合。

见图5，具体制作时，把防冻液3和钢球4从短圆弧管道12一端装入内腔；连接片10由绝缘铝合金制作，与短圆弧管道12焊接成整体；连接片10的长为50～100mm，宽为30～100mm，厚为4～15mm；防冻液3采用防冻效果较好的液体，并且填充时，防冻液3不能淹没钢球4；长圆弧管道9内的钢球4也按上述方法封装。钢球4材料采用不锈钢，为实心钢球4，直径为φ10～φ100mm，钢球4直径小于短圆弧管道12内径，且钢球4直径大于短圆弧管道12内径与钢球4直径的差，防止钢球4重叠，影响钢球4滚动；钢球4的个数为1～30，沿着圆弧管道成一行排布；盖板11与短圆弧管道12无缝隙焊接，使短圆弧管道12内腔封闭，防止防冻液3外漏，防止钢球4滚出；盖板11用铝合金制作，厚为5～10mm，直径为φ20～φ150mm；短圆弧管道12采用铝合金制作，壁厚为3～10mm，管道外径为φ20～φ150mm。在短圆弧管道12的上部和下部，各焊接两个连接片10，上部的两个连接片10的方向通过分裂导线中心，下面两个连接片10的方向也通过分裂导线中心；把短圆弧管道12上部的两个连接片10分别插入短连接杆6下端的矩形方槽内，并且用两组大螺栓7把它们固接在一起；把短圆弧管道12下部的两个连接片10，分别插入长连接杆8上端的矩形方槽内，并且用两组大螺栓7把它们固接在一起；大螺栓7公称直径为φ6～φ24mm。见图1、图8。

见图6、图7，长连接杆8两端设有矩形方槽，一端用两组螺纹紧固件大螺栓7与短圆弧管道12下方的连接片10固接在一起，另一端用两组大螺栓7与长圆弧管道9上方的连接片10固接在一起；长连接杆8横截面为矩形，截面矩形长为30～100mm，宽为10～30mm，长连接杆815长为300～1500mm。

短圆弧管道12的弯曲半径R₁利用线性振动理论根据输电导线舞动频率确定，公式如下：

得：

当w_共固＝w_水平＝w_导舞时，共振摆减振器对水平方向的振动能量吸收，减小水平振动，防止输电导线水平舞动；

∴

式(1)-式(3)中，w_共固为共振摆减振器的固有频率；w_水平为输电导线的水平舞动频率；w_导舞为输电导线的舞动频率；R₁为短圆弧管道12弯曲半径，圆心与分裂导线中心重合；

长圆弧管道9的弯曲半径R₂利用非线性振动理论根据输电导线舞动频率确定，公式如下：

得：

当时，参数激振摆减振器吸收垂直方向的振动能量，对垂直振动进行减振，防止输电导线垂直舞动。

∴

∴R₂＝4R₁ (7)

式(4)-式(7)中，w_参固为参数激振摆减振器的固有频率；R₂为长圆弧管道9弯曲半径，圆心与分裂导线中心重合。

其中，w_导舞根据输电导线所在的地区和输电导线布置情况确定。取值时，优选R₂＝4R₁

在二分裂导线中，环形隔离圈5用一个长条形隔离棒代替，此时，分裂导线中心就是隔离棒中点位置。

架空输电线路的双摆防舞器的使用方法，共振摆减振器和参数激振摆减振器与输电导线形成一个整体，且垂直向下位于输电导线下方，通过自重和钢球4摆动控制输电导线扭转，减小输电导线扭振：

当输电导线只是水平振动时，共振摆减振器中的钢球4沿短圆弧管道12滚动，吸收水平方向的振动能量，使输电导线水平方向振动减小，也就是共振摆减振器减小输电导线水平方向的振动，防止输电导线水平方向舞动；

当输电导线只是垂直方向振动时，参数激振摆减振器中的钢球4沿着长圆弧管道9滚动，吸收垂直方向的振动能量，使输电导线垂直方向振动减小，也就是参数激振摆减振器减小输电导线垂直方向的振动，防止输电导线垂直方向舞动；

当输电导线沿着倾斜方向振动时，倾斜方向振动分解成水平方向振动和垂直方向振动，共振摆减振器减小水平方向的振动，而参数激振摆减振器减小垂直方向的振动，这样输电导线倾斜振动就会减小，防止输电导线倾斜方向舞动。

本发明结构简单、使用方便。共振摆减振器和参数激振摆减振器联合到一起，形成一个整体式双摆防舞器，同时对水平振动、垂直振动和倾斜振动进行减振。可以减小输电导线任意方向振动，防止输电导线发生大幅度舞动现象，避免输电导线疲劳断裂，避免电塔倾斜倒塌，引起线路故障，保证输电线路生产安全。防冻液可减小钢球的滚动摩擦，同时也可以防止冬天钢球与短圆弧管道内壁冻结粘黏，影响滚动吸收能量，影响减振效果。