本站小編為你精心準備了架空線組合式防舞器設計分析參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：針對現用架空線防舞動設備效果不理想的問題，分析微風振動和舞動產生的原因，設計了間隔棒與舞動耗能裝置相結合的組合式防舞器。通過FLUENT仿真軟件和正交試驗確定防舞器的主要參數，并利用傳感器和GPRS無線傳輸模塊對架空線進行實時監控。仿真和試驗證明該組合式防舞器對架空線舞動能起到有效的抑制作用。

關鍵詞：架空線；防舞動；組合式防舞器；實時監測；遠程傳輸

引言

近年來，我國輸電網的發展極為迅速，尤其是西部地區的架空輸電線路長度大幅增加。由于西北地區海拔高，架空線上很容易形成覆冰，覆冰后的架空線在風作用下極易產生振動和舞動。微風振動是在垂直風向振動，會導致架空線疲勞斷股、絕緣子和金屬零件損壞等。架空線的舞動會導致線路跳閘、停電、斷線倒塔等嚴重事故，造成重大經濟損失。隨著科技的進步，架空線的振動和舞動研究已經有了很大的進展，但仍存在防舞動效果不理想，架空線的舞動監測不到位等問題。本文在現有研究的基礎上，結合架空線微風振動和舞動產生的原因，將間隔棒與防舞器進行整合，利用液力緩沖和電渦流消耗等對防舞器進行優化改進，設計了組合式防舞器，以有效消除架空線微風振動和舞動，并在組合式防舞器上加裝監測系統，對架空線的振動和舞動進行實時監測。

1微風振動和舞動產生的原因

1.1微風振動產生的原因

微風振動是架空線在持續時間較長的微風（風速0.5~10m/s）作用下產生的垂直方向高頻低幅的振動，振動頻率通常為5~120Hz；振幅較小，一般在架空線直徑的3倍以下。如圖1所示，當穩定氣流流過圓柱體（電纜）時，在圓柱背面會產生漩渦，架空線上下會產生壓降，使架空線有向上或向下的壓力，形成卡門渦街效應，漩渦計算見公式（1）：一般情況的微風是不會引起架空線振動的，只有當架空線的固有頻率與卡門漩渦的頻率相同時，產生共振，才會出現微風振動。當風速增大到一定速度后，架空線不會隨著風速的增大而增大。

1.2舞動產生的原因

架空線舞動是一種高幅低頻的振動，屬于振動的一種特殊情況，當架空線的舞動頻率與架空線本身的固有頻率存在諧振效應時，架空線的舞動振幅將會很大。一般架空線的舞動是由于在架空線上形成一層斷面帶翼型的筒狀覆冰導致的。當風垂直作用于架空線時，風對架空線的力可分為水平方向和垂直方向，由于翼型覆冰的存在，對架空線產生向下的力，架空線會向下運動；當架空線的張力達到最大并通過平衡點后，在架空線張力的作用下，架空線會向上運動，運動至最高點后，在重力的作用下，架空線下落。這樣架空線就形成了彈簧效應，在風的水平作用力下形成舞動。

2組合式防舞器結構與工作原理

2.1整體結構

組合式防舞器主要包括間隔棒、耗能裝置和實時監測裝置。間隔棒與現有間隔棒相似，耗能裝置主要通過滾動流體力學、電渦流和液力緩速進行耗能。組合式防舞器結構如圖2所示。圖3為耗能裝置結構圖，包括殼體、儲油室、帶有石墨尼龍保護殼的稀土永磁體、密封圈、散熱油管和比例調節閥。

2.2耗能裝置工作原理

耗能裝置功能主要包括滾動流體力學吸能、電渦流耗能和液力緩速耗能。

2.2.1滾動流體力學吸能滾動流體力學吸能是通過稀土永磁體在慣性作用下與儲油室中的液體發生相對運動，相當于稀土永磁體對液體進行做功，達到耗能的目的。

2.2.2電渦流耗能電渦流耗能是利用渦流制動原理，即電磁感應制動原理進行耗能（圖4），即在水平面上固定1塊鋁板，當一豎直方向的條形磁鐵在鋁板上方幾毫米高度處水平經過時，鋁板內感應出的渦流會對磁鐵的運動產生阻礙作用。為了增加耗能效果，將單個磁鐵換成若干個并在一起的永磁鐵組，如圖5所示，2個相鄰磁鐵的磁極相反，以有效增加耗能效果。

2.2.3液力緩速耗能液力緩速耗能是利用液力阻尼產生耗能。工作時，利用比例調節閥控制儲油室內的壓力，在稀土永磁的擠壓作用下，儲油室的壓力增加，當壓力達到規定值時，介質會通過細小的散熱管進行散熱，達到耗能的目的。實際應用中，當架空線在垂直方向抖動時，組合式防舞器連接線夾中的阻尼墊圈被壓縮，吸收架空線的能量，同時，每個檔距中有多個組合式防舞器對架空線的振動進行吸能除振。當架空線振動幅度增大發生舞動時，耗能裝置開始工作，主要通過稀土永磁的慣性，使之與殼體發生相對運動，以達到耗能的目的。

2.3實時監測裝置

架空線的實時監測裝置主要包括傳感器和信號傳輸模塊。監測架空線舞動的傳感器主要有加速度傳感器和水平傳感器，通過對2個傳感器的數據進行對比分析可以得到架空線的運動狀態。

2.3.1主要架構實時監測裝置以GPRS無線網絡通信模塊（圖6）為主體，結合傳感器技術、電子技術、單片機技術和計算機技術，并應用無線傳輸網絡和互聯網通信技術，實現了遠距離實時傳輸數據的功能。

2.3.2應用軟件實時監測裝置采用LABVIEW編寫服務器及遠程客戶端數據訪問軟件及客戶端數據處理軟件，采用UDP訪問模式，實現了遠程客戶端與網絡服務器之間的數據通信。客戶端軟件部分同時具有“互聯網通信”和“局域網通信”模式，可在不同的應用環境中運行；并可實時顯示采集的傳感器信號，實現本地數據存儲等。

3模擬應用試驗

在實際環境中，組合式防舞器軌跡近似橢圓軌跡。為了模擬架空線舞動效果，進行了FLUENT仿真分析并設計了機械結構。該機械結構由2臺電動機、電動機支架、變頻器以及導線傳動裝置組成。通過調節變頻器頻率來改變電動機的轉速及試驗導線舞動的頻率。根據仿真分析計算，確定試驗用防舞器主要參數如表1所示。按照正交試驗方法設計試驗，在不同儲油室容積比例下，選取稀土永磁質量、比例閥開啟量為試驗因素，每個因素取3個等級，每組試驗時間為30s；試驗過程中風較大，從測試數據看，在電動機靜止的情況下，仍然有舞動幅值，且隨著風速的改變幅值大小也隨之改變，幅值變化在2.0~8.0cm。選取水平往復運動中的最大位移為測量值，并取平均值作為正交試驗輸出指標，試驗結果見表2。

作者：陳杰 張藝 單位：烏海超高壓供電局