形狀記憶合金相間間隔棒減振性能研究

摘要：把具有耗能能力、自動復位能力的形狀記憶合金絲和安裝在緊湊型輸電線路上的相間間隔棒相結合，設計并制作了一種能夠抑制微風振動的新型相間間隔棒。介紹了這種相間間隔棒的整體構造設計、阻尼器設計、工作原理。設計了真實導線在實驗室中的微風振動試驗，實驗研究了該相間間隔棒在不同的振幅、頻率下的減振效果。對導線穩定后振幅和應變的結果采集和分析，結果表明，改新型相間間隔棒和普通間隔棒相比，具有很好的減振效果。

關鍵詞：相間間隔棒；微風振動；形狀記憶合金絲；振幅；應變

中圖分類號：TG139.6 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）024-000-01

高壓輸電線路是能源輸送的血脈，在野外工況下受風載荷的影響，導線常常處在振動狀態，不僅會導致鋁線表面損傷，增加電暈放點造成功率損失，嚴重時還會導致導線段故事故，導致金具過早損壞，造成重大的經濟損失[1]。在我國輸電線路上，安裝間隔棒是分裂導線抑振的一種重要方法。但是單純安裝間隔棒對抑制導線的微風振動效果有限，因此本文提出了一種新型的相間間隔棒，并驗證此間隔棒的減振效果。

一、形狀記憶合金相間間隔棒構造及減振原理

形狀記憶合金相間間隔棒是安裝在緊湊型線路相與相之間的圓截面細長桿件，在線路中除了起相間絕緣間隔與支承連接的作用，還會起到一定的抑制微風振動的作用。此新型相間間隔棒在原有普通相間間隔棒的基礎上安裝阻尼器和重球，阻尼器的阻尼材料選擇形狀記憶合金絲，導線在風的作用下會產生微風振動。當導線上下振動時，會帶動間隔棒上下振動，因此通過慣性，重球也會隨之振動， 從而使合金絲出現反復的拉伸， 借助合金絲的超彈恢復力， 在反復的拉伸和恢復過程中消耗了能量， 實現對導線的減振目的[2]。

二、實驗室試驗

（一）實驗概況及設備選擇

本試驗裝置是用來模擬真實導線在試驗檔距中的微風振動。實驗室安裝兩臺50T MTS大型實驗作動器，給導線施加數值固定的拉力。導線型號為LGJ400/35，導線直徑為26.82 mm。在導線的2/3處安裝相間間隔棒，用用數據采集儀采集導線施加震動后的應變、振幅[5]。數據采集儀選擇INV3063S網絡分布式數據采集儀，在距離導線端部9米的導線上安裝加速度傳感器，在距離間隔棒89mm處粘貼應變片，當振動穩定后，同時采集導線振動的加速度和導線動彎應變，通過軟件對加速度二次積分，即可得到導線的振幅。形狀記憶合金絲選擇直徑為0.5mm和0.3mm的鎳鈦含量各占50%合金絲。重球選用直徑為90mm的鋼球。選用1-3m/s的風速，振動頻率經計算得出1m/s風速激振頻率為8Hz，3m/s風速激振頻率為15Hz，3m/s風速激振頻率為22Hz。振動器的振幅分別為1-5mm，共5級。

（二）實驗數據采集及分析

時間為30秒，采集激振器頻率為8、15、22Hz，激振器振幅為1-5mm時、在地20-30秒的時間內最大動彎應變和振動振幅的增加速度，通過對加速度的二次積分，求出導線的最大位移差，即為導線振幅。實驗采集的具體數據如下。

根據形狀記憶合金相間間隔棒和普通相間間隔棒數據做對比，3mm合金絲、90mm重球間隔棒的振幅降低12.6%-33.3%，應變降低17.3%-35.4%。5mm合金絲、90mm重球間隔棒的振幅降低12.8%-22.8%，應變降低13.3%-22.9%。

三、結論

1.新型形狀記憶合金相間間隔棒和普通相間間隔棒相比，具有較好的抑制微風振動性能。

2.在1-3米/秒的平均風速下，直徑3mm合金絲、90mm重球的形狀記憶合金相間間隔棒減振效果最好。

參考文獻：

[1]勞海軍.架空輸電導線的表面接觸與磨損機理研究[D].三峽大學，2009.

[2]孔德怡，李黎等.安裝間隔棒的雙分裂導線微風振動分析[J].振動與沖擊：2010，Vol.29（1）：139-141.

[3]李宏男，錢輝.一種新型SMA阻尼器的試驗和數值模擬研究[J].振動工程學報，2008，Vol.21（2）.179-184.

[4]邵天曉.架空送電線路的電線力學計算[M].北京：中國電力出版社，2003：312-313.

[5]劉勝春，王景朝，吳鍵生等.500KV大跨越絲分裂導線及地線仿真實驗研究[J].振動、測試與診斷，2007，27（4）：321-336.

作者簡介：于海濤（1985-），男，吉林市人，吉林化工學院經濟管理學院助教，碩士研究生，研究方向：輸電方向。