防振金具在架空導線上的應用

【摘 要】文章簡要介紹了預交式護線條、司托克布里奇防震錘、雙扭型防震錘、分裂導線扭式防震錘、防振環、4R防震錘、4D防震錘、PVC防振鞭、間隔棒和花邊阻尼等防振金具的外形、性能、安裝數量和安裝距離。

【關鍵詞】微風振動；防震錘；阻尼間隔棒

1.防振金具

預絞式護線條：

選用具有較強防腐性能的金屬絲，預絞成螺旋形狀，緊纏在導線的外層，以提高導線的剛度，達到導線防振的目的。

1.1防振錘

防振錘如果選用正確，一般可使架空導線的振動應力減少90%以上。因此，防振錘選擇應考慮：（1）風速、風能、氣溫和地貌；（2）導線的自阻尼性能；（3）振動水平與應變的關系；（4）功率的平衡。現就國內外工程中幾種常見的防振錘型式作以簡單介紹。

1.1.1斯托克防振錘

斯托克布里奇在吸取貝特阻尼線功能的基礎上，于1925年在美國愛迪生公司發明了世界上第一只防振錘。

1.1.2 4R防振錘

意大利Salvi公司在吸取斯托克布里奇防振錘有點的基礎上，于1968年研制出4R型防振錘。

1.1.3雙扭防振錘

日本在斯托克布里奇防振錘的基礎上，于1948年開發出雙扭防振錘，英國鄧美遜公司制造出狗骨頭型防振錘。

1.2防振環

日本于1966年開發出防振環。它是由2根彎曲成型的圓鋼壓接而成，偏心安裝在鋼絞線上使之產生扭力。由于防振環較輕，保護導線的振動范圍較小，實用前景并不看好。

1.3防振鞭

防振鞭特別適用于光纖導線，如ADSS和OPGW。當然，也適用于電壓低于132KV的線路和外徑小于19mm的小截面導線。它是由高強度PVC預制成不等徑螺旋狀結構。

1.4分裂導線扭式防振錘

扭式防振錘是專為分裂導線開發的。在鋼絞線中間安裝一個偏心重錘，利用重錘在鋼絞線上產生的扭矩來消耗能量。

1.5花邊阻尼

花邊阻尼多用于大跨越防振上。阻尼線一般采用與纜線同型號的導線，用多個線夾將該線做成花邊狀，安裝在大跨越導線下側。

花邊阻尼的機理相當于多個防振錘組合，是用不同長度的花邊產生不同頻率的阻尼，逐步將檔內傳到線夾附近的振動波和所帶的能量消耗掉。防振錘的減振性能主要取決于頻率覆蓋面和吸收能量的效率。花邊阻尼的減振性能主要靠花邊的正確布置。花邊的布置形狀有改進型貝特阻尼線、交叉形阻尼線和圣誕樹型阻尼線等。

1.6阻尼間隔棒

間隔棒的主要作用是限制導線間的相對運動和抑制檔距中導線的振蕩。1974年國際大電網會議對間隔棒的防振能力作了專門討論，一致認為：二分裂導線安裝有間隔棒比沒有安裝間隔棒的振動振幅要減少50%；三(四)分裂的要減少87%～90%。

2.防振錘的減振作用

防振錘的作用就是利用自身消耗的能量使導線的振幅降低到可以接受的程度。根據早期架空線路試驗得知：如果物重超過半波導線的重量，在該處將形成新的節點，實際上就是將線夾出口的疲勞危險點移至該點。防振錘減振的機理就是運用了該試驗的結果，所以防振錘的重量應相當于0.5～0.75波長的導線重量。

防振錘的特性不僅與剛吊纜的彈性模量、直徑有關，還與錘頭的重量有關。為了有效的減少振幅，應按照不同導線的規格，選用不同型號的防振錘。目前比較常用的確定防振錘重量W的公式：

W=0.3036d-1.361

式中d—導線外徑，mm。

3.防振錘的安裝數量及距離

利用能量平衡法選擇防振錘是一種常用的方法。首選根據風的輸入能量和導線所吸收的能量求出平衡振幅，并對振幅進行比較，如平衡振幅大于允許振幅，則必須安裝防振錘；然后再根據安裝防振錘后所吸收的能量與風輸入能量計算出平衡振幅。如果平衡振幅小于允許振幅，則證明防振錘選擇合宜。反之，則要重新選擇防振錘的重量并進行核算。

防振錘型式的選擇，安裝數量及距離的確定，國內通常由設計單位給出。而國外，通常由制造廠家提供防振錘安裝數量及距離。意大利Salvi公司為方便架線施工，還專門印制了一本防振錘的計算和安裝導則。

3.1防振錘安裝數量及距離

從理論上來講，防振錘應當安裝在振幅最大的波腹點。事實上，任何一個檔距的波節和波腹都是由振動頻率決定的。風速不同，波腹的位置也隨之變化。當防振錘對于某一頻率，其位置是十分有效的，而對于另一頻率則不一定能夠令人滿意。一般來講，防振錘的安裝位置應能滿足選定導線所需要的最寬的頻率范圍。

考慮到諸多因素對導線張力的影響，在沒有選用預絞絲護線條的情況下，筆者推見用下面的公式來選擇防振錘的安裝距離：

L=0.3λz

式中L—防振錘的安裝距離，m；

Λz—主導波長，m。

為避免第1只防振錘處于波節點而不能充分發揮作用，有時候需要在桿塔的兩側分別安裝多個防振錘。一般要求將重的防振錘安裝在靠近桿塔處，以抑制最危險的低頻振動，而將輕的防振錘安裝在外端。第2只防振錘的安裝距離L1一般為第1只防振錘安裝距離L的0.6倍(L1=0.6L)，質量可以減輕1.7倍。

對于大、小錘頭的防振錘，沒有嚴格地安裝要求。然而，如果不知道振動頻率，則應當十分謹慎地考慮防振錘的安裝方向和從檔距一側至另一側的變化情況。通常將大錘頭安裝在靠近桿塔處，這樣可以在較低頻率和較長檔距時獲得最佳減振效果。

我國防振錘安裝數量與導線直徑、檔距有關，當導線直徑≤12mm時，檔距≤300m裝1只；300～600m裝2只；600～900m裝3只。當導線直徑大于12mm小于22mm時，檔距≤350m裝1只；350～700m裝2只；700～1000m裝3只。當導線直徑大于22mm小于37.1mm時，檔距≤450m裝1只；450～800m裝2只；800～1200m裝3只。

英國公司推薦狗骨頭型防振錘的安裝數量：檔距≤200m每檔裝1只；201～400m每端裝1只；401～550m一端裝1只，另一端裝2只。551～700m每端裝2只。

安裝防振錘應注意的事項：（1）防振錘兩側的重錘應當保持水平狀態。（2）安裝雙扭式防振錘時，靠線夾的第1只應該順著導線的絞線方向；而第2只則應反向安裝，在規定的間距內交替改變安裝方向。在單導線上使用防振錘時，緊固螺母應朝向鐵塔側。因為該產品有Ⅰ和Ⅱ型，要注意安裝上的不同。（3）在懸垂線夾出口處，若有預絞絲護線條，防振錘應安裝在離護線條末端至少50mm處。

3.2防振鞭的安裝數量

鄧美遜公司推薦的SVD0441，0635，0830，1173，1432型防振鞭，其適用導線外徑范圍分別為4.42～6.34，6.35～8.29，8.30～11.72，11.73～14.32，14.33～19.30mm；當檔距≤244m安裝1只；244～487m安裝2只；488～732m安裝3只。

3.3間隔棒安裝距離及數量

間隔棒安裝距離一般依據電磁力和次檔距振蕩計算出間隔棒的最大安裝距離(取小值)；根據間隔棒線夾握著力、扭轉復原特性計算出間隔棒的最小安裝距離(取小值)。

根據觀測：雙分裂導線水平布置時，次檔距振蕩多數是水平向橢圓形振動；四分裂導線時，次檔距振蕩多數是垂直向橢圓形振動。

國外對間隔棒安裝距離的研究，主要是以次檔距振蕩為對象。對于次檔距振蕩，則廣泛選用具有較好阻尼特性的間隔棒。為防止相鄰次檔距振蕩周期一致(有一處發生振蕩，就會激起全部次檔距振蕩)的現象出現，間隔棒的安裝距離應當采用不等距的方法。 [科]