安裝防振錘輸電線微風(fēng)振動(dòng)試驗(yàn)

防振錘安裝距離實(shí)用公式為 b=0.415×10e-3×d×根號(hào)(9.81t/w) d－導(dǎo)線直徑 t－平均運(yùn)行張力 w－導(dǎo)線單位長(zhǎng)度重力n/m 35～500kv通用 防振錘的安裝： 防振錘的安裝位置最好在“波峰”點(diǎn)處，使其上下甩動(dòng)幅度最大，從而起到消耗最大振動(dòng)能量的作用。 安裝時(shí)一般大頭朝向桿塔s—防震錘安裝距離（線夾中心線至防震錘夾板中心線距離）鋁導(dǎo)線上應(yīng)纏繞 1×10軟鋁帶，安裝方向應(yīng)與導(dǎo)線在同一垂直面內(nèi)。安裝位置誤差應(yīng)不大于±30毫米，安裝距離、個(gè)數(shù)及位 置如下所示： 防振錘安裝距離 注：在同一耐張段內(nèi)，防振錘的安裝距離一樣 防振錘安裝個(gè)數(shù)表 導(dǎo)線直徑 檔距(m) 一個(gè)二個(gè)三個(gè) d＜12≤300300-600600-900 12≤d≤22≤350350-700700-1000 22＜d＜37.1≤450450-800800-120

這是一個(gè)“創(chuàng)新型”課題qc小組成果,小組成員針對(duì)舊防振錘存在銹蝕、掉頭、掛異物等問題,研制出一種新型防振錘,解決了銹蝕、掉頭、掛異物等問題。該成果基本遵循“創(chuàng)新型”課題qc小組活動(dòng)程序,方案選擇時(shí)能夠充分用試驗(yàn)或數(shù)據(jù)分析來(lái)確定。本成果的長(zhǎng)處是進(jìn)行了層層分解,充分分析了新型防振錘的研制方案,這正是“創(chuàng)新型”課題qc

文中首先提出電磁式防振錘的新型設(shè)計(jì)思路,分析其工作原理;然后根據(jù)動(dòng)力學(xué)理論建立機(jī)械部分的振動(dòng)模型,吸收風(fēng)振的能量;根據(jù)電磁感應(yīng)原理及電橋理論,將輸電線微風(fēng)振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成了電能,并以熱能的形式消耗在電橋的電阻上,由基爾霍夫定律建立一組非線性數(shù)學(xué)模型。與fkh-5z機(jī)械防振錘比較,電磁防振錘頻帶響應(yīng)寬,防振效果好。

為了探索一種能有效評(píng)價(jià)防振錘耗能性能的測(cè)試方法,在對(duì)互功率譜密度法函數(shù)物理意義進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出了在對(duì)防振錘采用等幅掃頻激振時(shí)測(cè)量激勵(lì)與響應(yīng)的互功率譜密度的方法。對(duì)fr型電力防振錘的試驗(yàn)結(jié)果表明,在對(duì)互功率譜密度函數(shù)進(jìn)行積分后,可以直接得到防振錘的固有頻率、耗能曲線等參數(shù),完整地反映出防振錘的動(dòng)態(tài)耗能性能。

二、設(shè)備簡(jiǎn)介山西省臨汾輸電工區(qū)擔(dān)負(fù)著臨汾全區(qū)110kv-500kv高壓輸電線路的運(yùn)行維護(hù)和檢修工作。管轄66條1500km輸電線路,4654基桿塔,防振錘的數(shù)量為54300個(gè)。防振錘主要適用于35kv-500kv輸電線路導(dǎo)線和架空地線上,它的作用是當(dāng)導(dǎo)線或架空地線振動(dòng)時(shí),懸掛在導(dǎo)線或架空地線上的防振錘相對(duì)運(yùn)動(dòng)吸收了導(dǎo)線的振動(dòng)能量,從而保護(hù)導(dǎo)線不會(huì)因外力振動(dòng)而發(fā)生故障。由此可見,防振錘是保障輸電線路安全運(yùn)行的一種重要金具(見圖1)。

為更好地控制架空輸電線的微風(fēng)振動(dòng),研究防振錘安裝位置的優(yōu)化計(jì)算方法是非常必要的。通過(guò)分析架空輸電線微風(fēng)振動(dòng)的隨機(jī)性特點(diǎn),根據(jù)風(fēng)速與輸電線振動(dòng)頻率之間的關(guān)系,由風(fēng)速的概率分布求出了輸電線振動(dòng)頻率的概率分布,提出用計(jì)算加權(quán)振幅比的方法,來(lái)考慮微風(fēng)振動(dòng)的危險(xiǎn)振動(dòng)頻率范圍以及各振動(dòng)頻率出現(xiàn)的概率,實(shí)現(xiàn)防振錘安裝位置的優(yōu)化計(jì)算。最后,通過(guò)對(duì)一個(gè)實(shí)際工程的計(jì)算驗(yàn)證了該方法的有效性。該方法可用于輸電線防振錘安裝位置的優(yōu)化計(jì)算。

基于鋼管塔構(gòu)件微風(fēng)振動(dòng)的機(jī)理,推導(dǎo)了考慮構(gòu)件軸向力作用的鋼管塔構(gòu)件微風(fēng)振動(dòng)起振臨界風(fēng)速的計(jì)算方法,給出了不同桿端約束鋼管構(gòu)件不發(fā)生微風(fēng)振動(dòng)的最大長(zhǎng)細(xì)比限值計(jì)算公式。分析發(fā)現(xiàn),對(duì)于小管徑的鋼管構(gòu)件,僅通過(guò)控制長(zhǎng)細(xì)比抑制其微風(fēng)振動(dòng),勢(shì)必造成巨大的浪費(fèi)。計(jì)算表明,當(dāng)鋼管構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比不小于76時(shí),在50年的設(shè)計(jì)使用壽命期內(nèi),構(gòu)件的微風(fēng)振動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生疲勞破壞。

防護(hù)金具(安裝防振錘)

在建立架空輸電線與防振錘互相作用的力學(xué)模型后,基于振動(dòng)波的傳播原理和防振錘的機(jī)械阻抗,推導(dǎo)出能夠考慮防振錘安裝位置、輸電線張力和輸電線抗彎剛度的防振錘耗能功率計(jì)算公式。通過(guò)與國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議建議的公式比較,驗(yàn)證了其正確性。用該公式通過(guò)能量平衡原理對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行計(jì)算分析,結(jié)果表明該公式具有較好的計(jì)算精度,能為輸電線路微風(fēng)振動(dòng)防振設(shè)計(jì)提供計(jì)算依據(jù)。

提出了大跨越分裂導(dǎo)線的一種新型三維有限元模型,它可以直接處理安裝防振錘的子導(dǎo)線。針對(duì)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的小應(yīng)變和小轉(zhuǎn)角特點(diǎn),結(jié)合間隔棒對(duì)導(dǎo)線的約束關(guān)系,推導(dǎo)建立了單元質(zhì)量和剛度矩陣。應(yīng)用獲得的公式體系對(duì)實(shí)際大跨越分裂導(dǎo)線進(jìn)行了自由振動(dòng)計(jì)算,與實(shí)測(cè)結(jié)果比較,表明本文的方法和結(jié)果可靠、有效。

針對(duì)寧夏沿山輸電線路架空地線多年頻繁斷股問題,引進(jìn)了微風(fēng)振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)330kv大銅ⅰ回線#12塔和220kv大青丙線#16塔導(dǎo)、地線進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè),并與輸電線路振動(dòng)判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)地線中頻區(qū)段動(dòng)彎應(yīng)變值超標(biāo),采取計(jì)算、模擬試驗(yàn)等方法,設(shè)計(jì)并實(shí)施了兩種改進(jìn)的防振方案,明顯降低了地線振動(dòng)水平,為輸電線路微風(fēng)振動(dòng)治理及工程應(yīng)用研究提供了參考依據(jù)。

從理論和實(shí)驗(yàn)2方面論證了定振速法比定振幅法更接近防振錘在實(shí)際線路中的運(yùn)行情況,其結(jié)果也更能反映防振錘的實(shí)際功率特性。

振動(dòng)試驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)

振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)講座

防振錘被廣泛運(yùn)用于架空線以消耗微風(fēng)振動(dòng)的強(qiáng)度,保護(hù)架空線免受疲勞損害。本文根據(jù)架空線微風(fēng)振動(dòng)的特點(diǎn),給出了如何選擇防振錘的型號(hào)和確定防振錘的數(shù)量以及最佳位置的方法,供架空線路微風(fēng)振動(dòng)防振設(shè)計(jì)時(shí)參考。

架空導(dǎo)線會(huì)因微風(fēng)而振動(dòng),利用防振錘來(lái)進(jìn)行消振,可延長(zhǎng)架空導(dǎo)線的使用壽命。防振錘的功率特性是判定防振錘性能優(yōu)劣,評(píng)價(jià)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。防振錘功率特性是指在一定振幅、頻率下,單位時(shí)間內(nèi)吸收的能量。具體測(cè)試方法是把防振錘安裝在振動(dòng)臺(tái)的激振頭上,給它施以正弦運(yùn)動(dòng)的激振,用位移傳感器把水平位移信號(hào)和用拉壓力傳感器把力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),輸入到動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀中放大,再輸入到“乘法器”中進(jìn)行2個(gè)同頻信號(hào)瞬時(shí)值相乘,用直流電表讀取其平均值,再乘以一個(gè)與頻率和振幅有關(guān)的系數(shù),則為防振錘的機(jī)械功率值。

輸電線路鋼管塔的微風(fēng)振動(dòng),是其部分圓截面構(gòu)件在較低風(fēng)速時(shí)發(fā)生的由卡門渦街引起的橫風(fēng)向運(yùn)動(dòng)。1000kv特高壓同塔雙回線路桿塔采用鋼管塔方案,其微風(fēng)振動(dòng)問題不可忽視,有必要制定切實(shí)可行的防治措施。從桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度,可采取合理確定微風(fēng)振動(dòng)起振臨界風(fēng)速、改變構(gòu)件圓截面形狀等預(yù)防措施;對(duì)運(yùn)行線路鋼管塔,可采取附加擾流裝置、縮小構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比、增加構(gòu)件阻尼等治理措施。

介紹了計(jì)算防振錘及阻尼系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性最新的試驗(yàn)方法，其中包括試驗(yàn)儀器、試驗(yàn)步驟及測(cè)量精確度等。根據(jù)所規(guī)定的試驗(yàn)方法各自所存在的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一些基本的指導(dǎo)思想。但就本文而言所詳述的試驗(yàn)方法及步驟僅適合用于實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)模擬試驗(yàn)。

防振錘安裝曲線的繪制與使用

微風(fēng)振動(dòng)是一個(gè)異常錯(cuò)綜復(fù)雜和隨機(jī)性很強(qiáng)的問題,穩(wěn)定的又比較緩慢的微風(fēng)是造成導(dǎo)線振動(dòng)的主要因素。本文首先介紹了微風(fēng)振動(dòng)的危害,然后簡(jiǎn)單分析了影響振動(dòng)的因素,最后詳細(xì)談?wù)劶芸蛰旊娋€路微風(fēng)振動(dòng)的防治措施。

本文對(duì)裝防振錘的架空輸電線系統(tǒng),建立了非線性模型,用傳遞矩陣結(jié)合牛頓下山法,通過(guò)單頻振動(dòng)的漸近數(shù)值解法,得到非線系統(tǒng)的解,用能量平衡原理,得到系統(tǒng)在微風(fēng)作用下的頻響特性。

如果沒有防振措施,輸電導(dǎo)線在線夾出口處會(huì)有較大的動(dòng)彎應(yīng)變值,容易導(dǎo)致導(dǎo)線出現(xiàn)疲勞斷股.目前我國(guó)廣泛采用安裝防振錘等方式來(lái)限制輸電線路的微風(fēng)振動(dòng),而在實(shí)際應(yīng)用中防振錘出現(xiàn)滑移的情況時(shí)常出現(xiàn),不但對(duì)輸電線路的防振沒有效果,還會(huì)對(duì)導(dǎo)線造成磨損.現(xiàn)設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于防振錘的新型防松螺栓,使得防振錘安裝后不再出現(xiàn)螺栓松動(dòng),大大降低了防振錘的滑移率.實(shí)際應(yīng)用效果表明,這種新型防松螺栓具有較大的推廣意義.