CN111725760A - 一种导地线非线性微风振动抑制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导地线非线性微风振动抑制装置，包括中空的套管(1)，所述套管(1)套接在导地线(2)上；所述套管(1)外表面沿导地线(2)的轴向呈起伏变化；所述套管(1)侧面上设有多个孔(3)；本发明提供的装置结构简单，与传统防振装置相比，把外表面沿导地线(2)的轴向呈起伏变化的套管(1)套接在导地线(2)上，改变导地线的三维几何形状，套管(1)侧面上多个孔(3)的设置，能够适用于任意来流风向的导地线非线性振动控制，防振频率带宽较宽，无法沿导地线轴向形成规则的二维绕流，从根本上破坏了引起导地线非线性微风振动的外部作用，实现导地线非线性微风振动的抑制。

Description

一种导地线非线性微风振动抑制装置

技术领域

本发明涉及电力设备防灾减灾技术领域，具体涉及一种导地线非线性微风振动抑制装置。

背景技术

架空输电线路导地线微风振动是在风激励下导地线背风侧产生上下交替的卡门漩涡，引起上下交变力作用于结构上，使导地线产生高频微幅垂直振动的现象。发生振动现象的风速一般在0.5m/s到10m/s之间，来流风向与结构夹角一般在45°到90°之间。近年来发现，在地形平坦的情况下，风速达到10m/s及以上时也会观察到强烈振动。当导地线未采取防振措施时，导地线微风振动最大双振幅一般不超过导地线直径的2倍，振动频率范围一般为3Hz到150Hz，振动的半波长一般为1.5m到20m。尽管微风振动引起的振幅较小，但实际上它是引起结构高应变高应力点(如悬挂点、金具夹头)疲劳破坏的重要原因。其高频微幅的振动特点，破坏具有一定的隐蔽性，有时很难从输电导地线外表发现，而是从导地线的内层开始，这给线路运维检修工作带来一定的困难。

为了应对导地线微风振动灾害，研发具备相应功能的防振、减振装置，如防振锤、阻尼线、间隔棒等，是目前最主要的防治手段。经过研究实践表明，合理地采用防振锤、阻尼线能明显降低输电线路微风振动时的动弯应变，对导地线起到了一定程度的防护作用。随着输电线路规模的快速增长，新建线路寻找外部环境较好的跨越路径越来越困难，同时伴随凌空、通航双重压力导致的塔高和张力限值，使大跨越导地线的微风振动呈现出了更加明显的非线性特征，考虑层流条件基于线性主导振动频率的传统防振措施逐渐显现出了一定的局限性。另外，由于传统防振措施本质上是通过增加系统阻尼改变质量分布控制在主要几阶线性频率下导地线关键点动弯应变限值的防振思路，忽略了非线性阶次振动响应的影响，随着输电线路运行年代的增加，导地线和防振装置发生疲劳破损、微动磨损的现象愈发显现。

传统防振方案对防振装置的型号、数量、安装点依存度高，一旦发生防振锤略小偏移或脱落，将严重影响微风振动防振效果。现有防振装置在抑制导地线微风振动时，以主导振动频率下关键点的动弯应变为防振控制条件，却忽略导地线非线性振动频率阶次。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种结构简单、能够适用于非线性振动特征的微风振动抑制装置。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

本发明提供了一种导地线非线性微风振动抑制装置，包括中空的套管(1)，所述套管(1)套接在导地线(2)上；

所述套管(1)外表面沿导地线(2)的轴向呈起伏变化；

所述套管(1)侧面上设有多个孔(3)。

优选的，所述套管(1)的外表面沿导地线轴向呈正弦函数变化，且所述套管(1)的长度为n倍的简谐波长，其中n的取值为正整数。

优选的，所述套管(1)由沿径向对称的两个半套管连接构成。

优选的，所述套管(1)的每个简谐波波谷处设置半弧型连板(4)；通过螺栓连接两个半套管的半弧型连板(4)实现显式连接。

优选的，所述套管(1)包括：铰接和暗扣；

两个半套管的一端通过铰接连接，另一端通过暗扣连接实现隐式连接。

优选的，所述铰接连接采用共轴或内置百叶；

所述扣合连接采用暗扣、暗栓或磁性吸附。

优选的，所述孔(3)的形状包括：矩形、圆形或梯形中的一种。

优选的，所述套管(1)为多层结构，所述孔(3)贯穿所述多层结构；

优选的，所述多层结构包括：金属外层(5)、中间金属网层(6)和内部保护层(7)。

优选的，所述金属外层(5)和中间金属网层(6)的材料采用镀锌铸铁或合金材料，且所述金属外层(5)和中间金属网层(6)的表面具有憎水性材料。

优选的，所述内部保护层(7)采用耐老化、耐腐蚀弹性材料。

与最接近现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种导地线非线性微风振动抑制装置，包括中空的套管(1)，所述套管(1)套接在导地线(2)上；所述套管(1)外表面沿导地线(2)的轴向呈起伏变化；所述套管(1)侧面上设有多个孔(3)；本发明提供的装置结构简单，与传统防振装置相比，把外表面沿导地线(2)的轴向呈起伏变化的套管(1)套接在导地线(2)上，改变导地线的三维几何形状，套管(1)侧面上多个孔(3)的设置，能够适用于任意来流风向的导地线非线性振动控制，防振频率带宽较宽，无法沿导地线轴向形成规则的二维绕流，从根本上破坏了引起导地线非线性微风振动的外部作用，实现导地线非线性微风振动的抑制。

附图说明

图1：本发明的导地线非线性微风振动抑制装置安装示意图；

图2：本发明的导地线非线性微风振动抑制装置剖视图；

图3：本发明的图2中A-A方向剖视图；

图4：本发明的导地线非线性微风振动抑制装置外壳结构；

附图标记：

1-套管，2-导地线，3-孔，4-连板，5-金属外层，6-中间金属网层，7-内部保护层。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

传统防振措施本质上是通过增加系统阻尼改变质量分布控制导地线主导振型响应的防振思路，忽略了各阶次振型对总体响应的贡献率和次要阶次振动响应的累积效应。随着运行年代的增加，疲劳破损及微动磨损的积累，防振装置出现防振锤脱落、滑移、变形、断裂、连接损坏、磨损导地线等情况逐渐增多。传统防振方案对防振装置的型号、数量、安装点依存度高，一旦发生防振锤略小偏移或脱落，将严重影响微风振动防振效果。

本发明要解决的技术问题是解决现有防振装置在抑制导地线微风振动时，以主导振动频率下关键点的动弯应变为防振控制条件，忽略导地线非线性振动频率阶次，传统防振方案对防振装置的型号、数量、安装点依存度高，在疲劳累积和微动磨损过程中，防振方案易失效或对导地线结构产生附加破坏的问题。试图从涡激振动本质出发，采取气动措施，改变导地线尾流旋涡脱落起始位置及涡脱模式来抑制或削弱微风振动的技术方案，实现导地线线性及非线性防振目标。

本发明提供了一种导地线非线性微风振动抑制装置，如图1所示，包括中空的套管1，所述套管1套接在导地线2上；

如图2所示，所述套管1外表面沿导地线2的轴向呈起伏变化；

所述套管1侧面上设有多个孔3。

所述套管1的外表面沿导地线轴向呈正弦函数变化，且所述套管1的长度为n倍的简谐波长，其中n的取值为正整数。

所述套管1由沿径向对称的两个半套管连接构成。

如图3所示，所述套管1的每个简谐波波谷处设置半弧型连板4；通过螺栓连接两个半套管的半弧型连板4实现显式连接。

所述套管1包括：铰接和暗扣；

两个半套管的一端通过铰接连接，另一端通过暗扣连接实现隐式连接。

所述铰接连接采用共轴或内置百叶；

所述扣合连接采用暗扣、暗栓或磁性吸附。

所述孔3的形状包括：矩形、圆形或梯形中的一种。

如图4所示，所述套管1为多层结构，所述孔3贯穿所述多层结构；

所述多层结构包括：金属外层5、中间金属网层6和内部保护层7。

所述金属外层5和中间金属网层6的材料采用镀锌铸铁或合金材料，且所述金属外层5和中间金属网层6的表面具有憎水性材料。

所述内部保护层7采用耐老化、耐腐蚀弹性材料。

具体的，包括外部开孔3套管1，套管1具有圆形横截面，套管1外表面沿导地线轴向呈正弦函数变化。

所述套管1的长度为整数个简谐波长，分段安装在导地线2外部。

所述套管1沿径向剖分成对称的两半，两半的连接可采用显示连接和隐式连接两种方式。

所述显示连接方式，在每个独立简谐波波谷处设置半弧型连板4，通过放松螺栓连接两半套管。

所述隐式连接方式，一端采用铰接连接，可沿导地线轴向旋转；另一端采用扣合方式连接，可开合。

所述套管1的铰接连接，可通过共轴、内置百叶方式实现。

所述套管1的扣合连接，可通过暗扣、暗栓、磁性吸附方式实现。

所述套管1的开孔3形状不仅局限于矩形、圆形、梯形。

所述套管1的开孔3，沿展向对称、沿轴向交错布置。

所述套管1包括金属外层5、中间金属网层6、内部保护层7三层。

所述套管1内部保护层7随金属外层5同步开孔。

所述套管1的金属外层5和中间金属网层6采用镀锌铸铁或合金材料制成，并涂刷憎水性材料。

所述套管1的内部保护层7采用耐老化、耐腐蚀弹性材料且其体内嵌入铝合金型板。

本发明还提供一种导地线非线性微风振动抑制方法，包括：

在导地线2上安装与其尺寸相应的该装置；

通过套管1的安装改变导地线2的三维几何形状，扰乱了安装位置导地线的三维绕流场，使其无法沿导地线2轴向形成规则的二维绕流方式；

套管1首先接触迎风气流，由于装置为轴对称结构，可破坏任意来流风向的流场结构，使得导地线2的周围无法形成规则的涡脱，尾流涡脱的起始点后移，从而抑制了因尾流涡脱引起的导地线微风振动；

气流从套管空气内流走，降低了导地线所受的气动升力水平。

本发明提供的一种导地线非线性微风振动抑制装置，装置结构简单，与传统防振装置相比，能够适用于任意来流风向的导地线非线性振动控制，防振频率带宽较宽，可抵抗强电磁场耦合环境，避免对导地线本身产生附加破坏影响。

本发明提供的一种导地线非线性微风振动抑制方法，方法从导地线微风振动本质出发，通过本发明装置的安装，改变导地线周围绕流模式，特别是外推周围旋涡脱落，从根本上破坏了引起导地线微风振动的外部作用，实现导地线微风振动的抑制。

实施例2

本发明提供了一种导地线微风振动抑制装置，所述装置包括外部开孔套管1，套管由沿径向对称的两半组成。

套管1具有圆形横截面，套管外表面沿导地线2轴向呈正弦函数变化。

开孔3的形状不仅局限于矩形、圆形、梯形。

开孔3沿展向对称、沿轴向交错布置。

两半通过连板4，采用防松螺栓连接。

所述连板4为平面呈弧形，采取防电晕设计。

所述套管1包括金属外层5、中间金属网层6、内部保护层7三层。

套管1的内部保护层7随金属外层5同步开孔。

套管1的金属外层5和中间金属网层6采用镀锌铸铁或合金材料制成，并涂刷憎水性材料。

套管1的内部保护层7采用耐老化、耐腐蚀弹性材料且其体内嵌入铝合金型板。

本发明还提供一种导地线微风振动抑制方法，包括：

在导地线2上安装与其尺寸相应的该装置；

通过套管1的安装改变导地线的三维几何形状，扰乱了安装位置导地线的三维绕流场，使其无法沿导地线轴向形成规则的二维绕流方式；

套管1首先接触迎风气流，由于装置为轴对称结构，可破坏任意来流风向的流场结构，使得导地线2的周围无法形成规则的涡脱，尾流涡脱的起始点后移，从而抑制了因尾流涡脱引起的导地线微风振动；

气流从套管空气内流走，降低了导地线所受的气动升力水平。

本发明提供的一种导地线非线性微风振动抑制装置，装置结构简单，与传统防振装置相比，能够适用于任意来流风向的导地线非线性振动控制，防振频率带宽较宽，可抵抗强电磁场耦合环境，避免对导地线本身产生附加破坏影响。

本发明提供的一种导地线非线性微风振动抑制方法，方法从导地线微风振动本质出发，通过本发明装置的安装，改变导地线周围绕流模式，特别是外推周围旋涡脱落，从根本上破坏了引起导地线微风振动的外部作用，实现导地线微风振动的抑制。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，包括中空的套管(1)，所述套管(1)套接在导地线(2)上；

所述套管(1)外表面沿导地线(2)的轴向呈起伏变化；

所述套管(1)侧面上设有多个孔(3)。

2.如权利要求1所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述套管(1)的外表面沿导地线轴向呈正弦函数变化，且所述套管(1)的长度为n倍的简谐波长，其中n的取值为正整数。

3.如权利要求1所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述套管(1)由沿径向对称的两个半套管连接构成。

4.如权利要求3所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述套管(1)的每个简谐波波谷处设置半弧型连板(4)；通过螺栓连接两个半套管的半弧型连板(4)实现显式连接。

5.如权利要求3所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述套管(1)包括：铰接和暗扣；

两个半套管的一端通过铰接连接，另一端通过暗扣连接实现隐式连接。

6.如权利要求5所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述铰接连接采用共轴或内置百叶；

所述扣合连接采用暗扣、暗栓或磁性吸附。

7.如权利要求1所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述孔(3)的形状包括：矩形、圆形或梯形中的一种。

8.如权利要求1所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述套管(1)为多层结构，所述孔(3)贯穿所述多层结构。

9.如权利要求8所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述多层结构包括：金属外层(5)、中间金属网层(6)和内部保护层(7)。

10.如权利要求9所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述金属外层(5)和中间金属网层(6)的材料采用镀锌铸铁或合金材料，且所述金属外层(5)和中间金属网层(6)的表面具有憎水性材料。

11.如权利要求9所述的一种导地线非线性微风振动抑制装置，其特征在于，所述内部保护层(7)采用耐老化、耐腐蚀弹性材料。

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