超高压输电线路防舞动装置的研究与应用

超高压输电线路防舞动装置的研究与应用

陈一卓

（特变电工新疆新能源股份有限公司新疆830011）

摘要：舞动是一种对输电线路危害比较严重的自然灾害，其产生是由空气动力不稳所导致。舞动容易导致导线鞭击及电弧烧伤或断线、断股现象，易导致金具严重磨损、断裂、脱落，或绝缘子钢脚断裂、杆塔倾倒以及线路跳闸等多种现象的发生，从而造成了大面积的停电现象，给社会经济与生活造成的损失将难以估量。为此我们采用弹簧振子阻尼结构，研制了防舞动装置。

关键词：输电线路防舞动间隔棒阻尼系统

1引言

作为舞动发生最频繁的国家之一，中国的舞动带分布于南起湖南，北抵吉林的广袤区域，且舞动涉及各个电压等级的输电线路。之所以如此分布，是因为每年冬、春两季（即每年的十一、十二月和次年的一、二、三月），由我国西北南下与东南北上的气流在东北和中部相汇，由此形成冻雨或雨凇，加上此季节的强风天气，从而造成导线覆冰。在我国，传统的强舞动区域以辽宁、湖北与河南三省为最[1]。

2防舞动间隔棒设计原理

2.1运动微分方程

根据牛顿运动定律，简化系统两自由度系统受迫振动的微分方程：

当减振器的固有频率时，主系统振幅为0。可理解为加装减振器后，外来激励力使导线产生的振动转移到减振器上了。

2.3应用分析

在实际应用中，阻尼总是存在的。有阻尼双自由度系统受迫振动分析机理同上。可以通过适当选择减振器质量和阻尼，进一步消除系统固有频率上的共振幅值。

3防舞动间隔棒结构说明

3.1采用弹簧防冻液阻尼系统抑制和消除舞动

设计产品与导线连接的部件采用现有普通分裂导线间隔棒；另设计防舞动部件-防舞器，防舞器采用弹簧-振子-阻尼结构。导线舞动时，间隔棒运动，带动弹簧质量系统的质量振子运动，吸收舞动能量。弹簧质量系统的动能再通过弹簧和质量振子与防冻液摩擦转换为热能，消耗舞动能量，从而达到消除舞动目的[1]。

3.2防冻液的选择

防冻液选择汽车常用的乙二醇防冻冷却液。乙二醇沸点高，挥发性小，粘度适中并且随温度变化小，热稳定性好。可通过配比保证-40℃~60℃温度范围内保持液态，避免弹簧因阻尼液低温凝结而降低性能乃至失效。防冻液添加成分有防腐蚀添加剂，也可保护弹簧-振子系统。

4产品设计

4.1四分裂线路用防舞动间隔棒

设计产品主要部件为常规四分裂间隔棒和防舞器。防舞动间隔棒与导线连接部分采用常规四分裂间隔棒。四分裂间隔棒迎风面线夹换装旋转型线夹，旋转型线夹可在迎风面子导线覆冰时随覆冰子导线旋转，从而改变子导线扭转固有频率，降低导线束起舞可能。防舞器起吸收能量和阻尼耗能作用[2]。

4.1.1据相关资料和统计数据

导线舞动频率多在三阶或三阶以上。设计产品即为抑制导线三阶~五阶固有频率的舞动。导线的三阶固有频率和固有角频率为：

f3=3×f1=0.363Hz

角频率√

4.1.2弹簧-振子阻尼系统

a)质量

按设计要求，本项目研制的防舞器的质量参照同等线路条件下适用的双摆防舞器的摆锤质量[2]。

每个档距安装11套双摆防舞器。本产品数量也为11套/每档。设计产品的防舞器（部件）质量要求接近18kg。

b)防舞器安装角度

导线舞动一般为轨迹范围为一接近垂直的椭圆。本产品的防舞器要求与水平面、顺线方向垂直面、切线方向垂直面均成45o，此时防舞器与各方向均有夹角54.74o。

c)弹簧-振子参数设计计算

弹簧-振子系统装在不锈钢筒内，筒内注满防冻液，防冻液起阻尼作用。

不锈钢筒：直径的选择需保证足够弹簧-振子安装，直径过大会导致整个防舞器质量超过18kg，选取不锈钢筒直径为φ60mm。

振子：质量选取4.5kg。振子与不锈钢筒内壁间留有0.5mm间隙，保证阻尼作用，同时起定位作用。定位处装有橡胶套，避免微风振动时，振子与钢筒高频率地撞击而产生噪声。

此处计算未考虑弹簧-振子阻尼系统的阻尼作用。可通过阻尼进一步降低防舞器总质量为16.15kg。

5总结

新型防舞动间隔棒从吸能—耗能角度研制。防舞器部分质量参照同规格导线适用的双摆质量，因此还能起到压重防舞作用。新型防舞动间隔棒的线夹夹头还可更换为旋转夹头，以增加防止迎风面子导线扭转诱发舞动的功能。同时在水平方向、顺线方向和垂直方向发生导线摆动或舞动时均可产生吸能及阻尼作用。

参考文献

[1]郭应龙,李国兴,尤传永,等.输电线路舞动.中国电力出版社.

[2]孙渭清,王钢,杨雪峰,等.防舞动动力减振器的研制.电力金具,2012,