本發(fā)明屬于電力輸電系統(tǒng)保護(hù)電路領(lǐng)域，尤其涉及一種架空輸電線路的雙擺防舞器及使用方法。

背景技術(shù)：

在電力輸電系統(tǒng)中，架空輸電線路的安全運(yùn)行十分重要。在風(fēng)的作用下，架空輸電線存在著高頻振動(dòng)(即微風(fēng)振動(dòng))、次檔距振動(dòng)以及低頻振動(dòng)(即導(dǎo)線舞動(dòng))振動(dòng)方式。架空輸電線的舞動(dòng)是指在一定的自然環(huán)境下發(fā)生的，由風(fēng)對非對稱截面導(dǎo)線所產(chǎn)生升力變化而引起的一種低頻、大幅度自激振動(dòng)，頻率范圍一般為0.1～1Hz，振幅從幾十厘米到十幾米均有出現(xiàn)，由于舞動(dòng)時(shí)間較長，就會造成導(dǎo)線疲勞破壞，例如導(dǎo)線磨損或斷股，甚至造成斷線，造成輸電線路停電跳閘，或造成電塔傾斜或倒塌事故，嚴(yán)重威脅架空輸電線路的安全生產(chǎn)運(yùn)行。為了減小輸電導(dǎo)線舞動(dòng)，人們提出了壓重、失諧擺、阻尼器以及擾流防舞器等，并且在實(shí)際中也進(jìn)行了應(yīng)用，但是，由于輸電線舞動(dòng)的實(shí)際情況很復(fù)雜，舞動(dòng)的過程中有水平舞動(dòng)、垂直舞動(dòng)以及扭轉(zhuǎn)舞動(dòng)，因此，各種防舞措施的防舞效果還要進(jìn)一步改進(jìn)。利用科技解決電力輸電系統(tǒng)中存在的問題，基于動(dòng)力學(xué)理論，推出一種架空輸電線路的新型雙擺防舞器，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)有的相關(guān)專利文獻(xiàn)，公開號：CN101702503A，公開了一種多分裂輸電導(dǎo)線扭振防舞器，兩個(gè)以上固定輸電導(dǎo)線的線夾，均布設(shè)置在環(huán)形間隔棒上；T型擺桿固定在環(huán)形間隔棒底部，T型擺桿的弧形圓管內(nèi)盛裝配重球和低溫防凍液，它通過圓球重力自平衡來阻止架空導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)，具有一定減小扭振作用。公開號：CN202917920U，公開了一種阻尼型防舞器，它是在多分裂導(dǎo)線間隔棒的雙框架上連接支撐臂，經(jīng)支撐臂連接固定一個(gè)內(nèi)置阻尼物的金屬筒，由于金屬筒和阻尼物加在一起有足夠的質(zhì)量，可提高導(dǎo)線系統(tǒng)的動(dòng)力穩(wěn)定性，起到雙擺防舞器的作用，同時(shí)金屬球能在金屬筒內(nèi)阻尼液中自由滾動(dòng)，金屬球滾動(dòng)時(shí)與阻尼液產(chǎn)生摩擦消耗能量，且壓縮彈簧，彈簧壓縮后吸收能量可與金屬筒內(nèi)的密封擋板或兩端彈簧產(chǎn)生碰撞沖擊改變導(dǎo)線系統(tǒng)頻率，抑制導(dǎo)線的舞動(dòng)。這些防舞器具有一定的減振作用，但是，通過動(dòng)力學(xué)理論研究，減振效果比較小，達(dá)不到最佳減振效果。公開號：CN202159946U，公開了一種六分裂失諧擺防舞阻尼間隔棒，包括一個(gè)正六邊形結(jié)構(gòu)的六分裂阻尼間隔棒，在其中一邊上設(shè)置呈軸對稱的連接件，連接件下部兩個(gè)對稱分支端部分別設(shè)置不對稱偏置的防舞動(dòng)、防振動(dòng)失諧擺，該失諧擺為柔性結(jié)構(gòu)；該六分裂失諧擺防舞阻尼間隔棒安裝在緊湊型架空輸電線路上，由于其下部設(shè)有兩個(gè)不對稱的防舞動(dòng)、防振動(dòng)失諧擺，可改變輸電線路六分裂導(dǎo)線系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度和扭轉(zhuǎn)慣量參數(shù)，減小輸電線的扭振。公開號：CN101944713A，公開了一種分裂導(dǎo)線防舞器，包括：支架、導(dǎo)線線夾、圓筒、彈簧和配重球，其特征在于所述支架上設(shè)置圓筒，圓筒內(nèi)部有彈簧和配重球，彈簧一端與配重球連接，彈簧另一端與圓筒連接；本發(fā)明采用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)消能以減緩舞動(dòng)；采用導(dǎo)線線夾可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，使得分裂導(dǎo)線每根子導(dǎo)線覆冰后可自動(dòng)調(diào)節(jié)，使其覆冰均衡以消除舞動(dòng)，這個(gè)防舞器對減小垂直振動(dòng)效果較好，對于減小水平振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)不能達(dá)到最佳效果。公開號：CN103701079A，公開了一種粘彈性阻尼防舞器，包括：聯(lián)板、上端蓋和下端蓋、活塞、活塞桿、阻尼環(huán)和壓重件，在上端蓋和下端蓋形成的矩形外殼內(nèi)，設(shè)有阻尼環(huán)和活塞，活塞桿的一端位于外殼內(nèi)且與活塞相固接，其另一端穿過外殼底端且安裝有壓重件；在輸電線路發(fā)生舞動(dòng)時(shí)，壓重件產(chǎn)生相應(yīng)的慣性沖擊力，具有一定的減振作用，但是，阻尼環(huán)和壓重件會與輸電導(dǎo)線一起舞動(dòng)，因此，通過阻尼環(huán)變形消耗振動(dòng)能量比較小，減小舞動(dòng)能量不能達(dá)到最佳效果。公開號：CN201054486Y，公開了一種分裂導(dǎo)線用防舞器，包括：間隔棒、擺桿和擺錘，所述擺錘設(shè)置于防舞器下端，利用擺錘因慣性向與導(dǎo)線擺動(dòng)方向相反運(yùn)動(dòng)，來抵消擺動(dòng)力，并且不產(chǎn)生離心力而有效減少舞動(dòng)頻率和減小舞動(dòng)幅度；本防舞器對于水平振動(dòng)減振效果較好，而對于垂直振動(dòng)減振效果不能達(dá)到最佳效果。這些防舞器，雖然都具有一定的減振功能，但是對于既有水平振動(dòng)，又有垂直振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的復(fù)雜振動(dòng)，不能夠達(dá)到最佳減振效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種架空輸電線路的雙擺防舞器及使用方法，能夠減小水平振動(dòng)、垂直振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和傾斜振動(dòng)，且能夠達(dá)到最佳減振效果，防止導(dǎo)線舞動(dòng)，防止導(dǎo)線疲勞斷裂，防止電塔傾斜或倒塌事故，保證架空輸電線路安全生產(chǎn)運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種架空輸電線路的雙擺防舞器，包括導(dǎo)線線夾、小螺栓、環(huán)形隔離圈、短連接桿、共振擺減振器、參數(shù)激振擺減振器，導(dǎo)線線夾一端固接到輸電導(dǎo)線上，另一端通過小螺栓均布固接到環(huán)形隔離圈上，導(dǎo)線線夾的數(shù)量與輸電線數(shù)量相匹配；環(huán)形隔離圈均布若干個(gè)通孔，環(huán)形隔離圈底部設(shè)置兩根短連接桿，兩根短連接桿的夾角為α，且短連接桿的對稱軸線通過環(huán)形隔離圈圓心，環(huán)形隔離圈圓心也是分裂導(dǎo)線中心，短連接桿底端與共振擺減振器連接，共振擺減振器的擺動(dòng)軸心與分裂導(dǎo)線中心同心，共振擺減振器圍繞著分裂導(dǎo)線中心來回?cái)[動(dòng)，吸收輸電導(dǎo)線的振動(dòng)能量，減小輸電導(dǎo)線的振動(dòng)。

所述的共振擺減振器包括大螺栓、連接片、蓋板、短圓弧管道、防凍液、鋼球，防凍液和鋼球設(shè)置在短圓弧管道內(nèi)腔，短圓弧管道兩端通過蓋板密封，連接片一端與短圓弧管道上部固定連接，另一端通過大螺栓與短連接桿固接。

還包括參數(shù)激振擺減振器，參數(shù)激振擺減振器固定連接在共振擺減振器底端，參數(shù)激振擺減振器的擺動(dòng)軸心與共振擺減振器的擺動(dòng)軸心同心。

所述的參數(shù)激振擺減振器包括長連接桿、長圓弧管道、蓋板、防凍液、鋼球，防凍液和鋼球設(shè)置在長圓弧管道內(nèi)腔，長圓弧管道兩端通過蓋板密封，長連接桿一端與共振擺減振器底部固定連接，另一端與長圓弧管道固接；兩根長連接桿的夾角為α，且兩根長連接桿的對稱軸與兩根短連接桿的對稱軸重合。

所述的短圓弧管道的彎曲半徑R₁利用線性振動(dòng)理論根據(jù)輸電導(dǎo)線舞動(dòng)頻率確定，公式如下：

得：

當(dāng)w_共固＝w_水平＝w_導(dǎo)舞時(shí)，共振擺減振器對水平方向的振動(dòng)能量吸收，減小水平振動(dòng)，防止輸電導(dǎo)線水平舞動(dòng)；

∴

式(1)-式(3)中，w_共固為共振擺減振器的固有頻率；w_水平為輸電導(dǎo)線的水平舞動(dòng)頻率；w_導(dǎo)舞為輸電導(dǎo)線的舞動(dòng)頻率；R₁為短圓弧管道彎曲半徑，圓心與分裂導(dǎo)線中心重合。

所述的長圓弧管道的彎曲半徑R₂利用非線性振動(dòng)理論根據(jù)輸電導(dǎo)線舞動(dòng)頻率確定，公式如下：

得：

當(dāng)時(shí)，參數(shù)激振擺減振器吸收垂直方向的振動(dòng)能量，對垂直振動(dòng)進(jìn)行減振，防止輸電導(dǎo)線垂直舞動(dòng)；

∴

∴R₂＝4R₁ (7)

式(4)-式(7)中，w_參固為參數(shù)激振擺減振器的固有頻率；R₂為長圓弧管道彎曲半徑，圓心與分裂導(dǎo)線中心重合。

一種架空輸電線路的雙擺防舞器的使用方法，共振擺減振器和參數(shù)激振擺減振器與輸電導(dǎo)線形成一個(gè)整體，且垂直向下位于輸電導(dǎo)線下方，通過自重和鋼球擺動(dòng)控制輸電導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)，減小輸電導(dǎo)線扭振：

當(dāng)輸電導(dǎo)線只是水平振動(dòng)時(shí)，共振擺減振器中的鋼球沿短圓弧管道滾動(dòng)，吸收水平方向的振動(dòng)能量，使輸電導(dǎo)線水平方向振動(dòng)減小，也就是共振擺減振器減小輸電導(dǎo)線水平方向的振動(dòng)，防止輸電導(dǎo)線水平方向舞動(dòng)；

當(dāng)輸電導(dǎo)線只是垂直方向振動(dòng)時(shí)，參數(shù)激振擺減振器中的鋼球沿著長圓弧管道滾動(dòng)，吸收垂直方向的振動(dòng)能量，使輸電導(dǎo)線垂直方向振動(dòng)減小，也就是參數(shù)激振擺減振器減小輸電導(dǎo)線垂直方向的振動(dòng)，防止輸電導(dǎo)線垂直方向舞動(dòng)；

當(dāng)輸電導(dǎo)線沿著傾斜方向振動(dòng)時(shí)，傾斜方向振動(dòng)分解成水平方向振動(dòng)和垂直方向振動(dòng)，共振擺減振器減小水平方向的振動(dòng)，而參數(shù)激振擺減振器減小垂直方向的振動(dòng)，這樣輸電導(dǎo)線傾斜振動(dòng)就會減小，防止輸電導(dǎo)線傾斜方向舞動(dòng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。共振擺減振器和參數(shù)激振擺減振器聯(lián)合到一起，形成一個(gè)整體式雙擺防舞器，同時(shí)對水平振動(dòng)、垂直振動(dòng)和傾斜振動(dòng)進(jìn)行減振?？梢詼p小輸電導(dǎo)線任意方向振動(dòng)，防止輸電導(dǎo)線發(fā)生大幅度舞動(dòng)現(xiàn)象，避免輸電導(dǎo)線疲勞斷裂，避免電塔傾斜倒塌，引起線路故障，保證輸電線路生產(chǎn)安全。防凍液可減小鋼球的滾動(dòng)摩擦，同時(shí)也可以防止冬天鋼球與短圓弧管道內(nèi)壁凍結(jié)粘黏，影響滾動(dòng)吸收能量，影響減振效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖。

圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。

圖3是環(huán)形隔離圈的主視圖。

圖4是環(huán)形隔離圈的側(cè)視圖。

圖5是共振擺減振器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是長連接桿的主視圖。

圖7是長連接桿的側(cè)視圖。

圖8是參數(shù)激振擺減振器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-導(dǎo)線線夾 2-小螺栓 3-防凍液 4-鋼球 5-環(huán)形隔離圈 6-短連接桿 7-大螺栓 8-長連接桿 9-長圓弧管道 10-連接片 11-蓋板 12-短圓弧管道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。

見圖1、圖2，一種架空輸電線路的雙擺防舞器，包括導(dǎo)線線夾1、小螺栓2、環(huán)形隔離圈5、短連接桿6、共振擺減振器、參數(shù)激振擺減振器，導(dǎo)線線夾1一端固接到輸電導(dǎo)線上，另一端通過小螺栓2均布固接到環(huán)形隔離圈5上，導(dǎo)線線夾1的數(shù)量與輸電線數(shù)量相匹配；見圖3、圖4，環(huán)形隔離圈5均布若干個(gè)通孔，通孔個(gè)數(shù)由輸電導(dǎo)線數(shù)量確定，環(huán)形隔離圈5外徑為φ300～φ1500mm，內(nèi)徑為φ250～φ1300mm，厚度為10～30mm，環(huán)形隔離圈5上的通孔直徑為φ6～φ26mm；環(huán)形隔離圈5底部設(shè)置兩根短連接桿6，短連接桿6與環(huán)形隔離圈5可為一體式結(jié)構(gòu)；兩根短連接桿6的夾角為α，α為20°～120°，且短連接桿6的對稱軸線通過環(huán)形隔離圈5圓心，環(huán)形隔離圈5圓心也是分裂導(dǎo)線中心(分裂導(dǎo)線中心是以輸電導(dǎo)線為頂點(diǎn)形成的多邊形中心)，短連接桿6底端與共振擺減振器連接，共振擺減振器的擺動(dòng)軸心與分裂導(dǎo)線中心同心，共振擺減振器圍繞著分裂導(dǎo)線中心來回?cái)[動(dòng)，吸收輸電導(dǎo)線的振動(dòng)能量，減小輸電導(dǎo)線的振動(dòng)。其中，導(dǎo)線線夾1材料為絕緣鋁合金線夾，規(guī)格孔徑為φ20～φ50mm；小螺栓2公稱直徑為φ4～φ24mm。短連接桿6橫截面為矩形，截面矩形長為30～100mm，寬為10～30mm，短連接桿6長為100～500mm；每個(gè)短連接桿6的下端設(shè)置一個(gè)矩形方槽和兩組通孔，方槽用以插接連接片10，通孔用以連接螺栓，通孔可為1-3個(gè)，方便調(diào)節(jié)安裝后的共振擺減振器長度；環(huán)形隔離圈5材料采用絕緣鋁合金制作。

見圖5，共振擺減振器包括大螺栓7、連接片10、蓋板11、短圓弧管道12、防凍液3、鋼球4，防凍液3和鋼球4設(shè)置在短圓弧管道12內(nèi)腔，短圓弧管道12兩端通過蓋板11密封，連接片10一端與短圓弧管道12上部固定連接，另一端通過大螺栓7與短連接桿6固接。

見圖1、圖2，參數(shù)激振擺減振器固定連接在共振擺減振器底端，參數(shù)激振擺減振器的擺動(dòng)軸心與共振擺減振器的擺動(dòng)軸心同心。

見圖6-圖8，振擺減振器包括長連接桿8、長圓弧管道9、蓋板11、防凍液3、鋼球4，防凍液3和鋼球4設(shè)置在長圓弧管道9內(nèi)腔，長圓弧管道9兩端通過蓋板11密封，長連接桿8一端與共振擺減振器底部固定連接，另一端與長圓弧管道9固接；兩根長連接桿8的夾角為α，α為20°～120°，且兩根長連接桿8的對稱軸與兩根短連接桿6的對稱軸重合。長圓弧管道9圓心與分裂導(dǎo)線中心重合。

見圖5，具體制作時(shí)，把防凍液3和鋼球4從短圓弧管道12一端裝入內(nèi)腔；連接片10由絕緣鋁合金制作，與短圓弧管道12焊接成整體；連接片10的長為50～100mm，寬為30～100mm，厚為4～15mm；防凍液3采用防凍效果較好的液體，并且填充時(shí)，防凍液3不能淹沒鋼球4；長圓弧管道9內(nèi)的鋼球4也按上述方法封裝。鋼球4材料采用不銹鋼，為實(shí)心鋼球4，直徑為φ10～φ100mm，鋼球4直徑小于短圓弧管道12內(nèi)徑，且鋼球4直徑大于短圓弧管道12內(nèi)徑與鋼球4直徑的差，防止鋼球4重疊，影響鋼球4滾動(dòng)；鋼球4的個(gè)數(shù)為1～30，沿著圓弧管道成一行排布；蓋板11與短圓弧管道12無縫隙焊接，使短圓弧管道12內(nèi)腔封閉，防止防凍液3外漏，防止鋼球4滾出；蓋板11用鋁合金制作，厚為5～10mm，直徑為φ20～φ150mm；短圓弧管道12采用鋁合金制作，壁厚為3～10mm，管道外徑為φ20～φ150mm。在短圓弧管道12的上部和下部，各焊接兩個(gè)連接片10，上部的兩個(gè)連接片10的方向通過分裂導(dǎo)線中心，下面兩個(gè)連接片10的方向也通過分裂導(dǎo)線中心；把短圓弧管道12上部的兩個(gè)連接片10分別插入短連接桿6下端的矩形方槽內(nèi)，并且用兩組大螺栓7把它們固接在一起；把短圓弧管道12下部的兩個(gè)連接片10，分別插入長連接桿8上端的矩形方槽內(nèi)，并且用兩組大螺栓7把它們固接在一起；大螺栓7公稱直徑為φ6～φ24mm。見圖1、圖8。

見圖6、圖7，長連接桿8兩端設(shè)有矩形方槽，一端用兩組螺紋緊固件大螺栓7與短圓弧管道12下方的連接片10固接在一起，另一端用兩組大螺栓7與長圓弧管道9上方的連接片10固接在一起；長連接桿8橫截面為矩形，截面矩形長為30～100mm，寬為10～30mm，長連接桿815長為300～1500mm。

短圓弧管道12的彎曲半徑R₁利用線性振動(dòng)理論根據(jù)輸電導(dǎo)線舞動(dòng)頻率確定，公式如下：

得：

當(dāng)w_共固＝w_水平＝w_導(dǎo)舞時(shí)，共振擺減振器對水平方向的振動(dòng)能量吸收，減小水平振動(dòng)，防止輸電導(dǎo)線水平舞動(dòng)；

∴

式(1)-式(3)中，w_共固為共振擺減振器的固有頻率；w_水平為輸電導(dǎo)線的水平舞動(dòng)頻率；w_導(dǎo)舞為輸電導(dǎo)線的舞動(dòng)頻率；R₁為短圓弧管道12彎曲半徑，圓心與分裂導(dǎo)線中心重合；

長圓弧管道9的彎曲半徑R₂利用非線性振動(dòng)理論根據(jù)輸電導(dǎo)線舞動(dòng)頻率確定，公式如下：

得：

當(dāng)時(shí)，參數(shù)激振擺減振器吸收垂直方向的振動(dòng)能量，對垂直振動(dòng)進(jìn)行減振，防止輸電導(dǎo)線垂直舞動(dòng)。

∴

∴R₂＝4R₁ (7)

式(4)-式(7)中，w_參固為參數(shù)激振擺減振器的固有頻率；R₂為長圓弧管道9彎曲半徑，圓心與分裂導(dǎo)線中心重合。

其中，w_導(dǎo)舞根據(jù)輸電導(dǎo)線所在的地區(qū)和輸電導(dǎo)線布置情況確定。取值時(shí)，優(yōu)選R₂＝4R₁

在二分裂導(dǎo)線中，環(huán)形隔離圈5用一個(gè)長條形隔離棒代替，此時(shí)，分裂導(dǎo)線中心就是隔離棒中點(diǎn)位置。

架空輸電線路的雙擺防舞器的使用方法，共振擺減振器和參數(shù)激振擺減振器與輸電導(dǎo)線形成一個(gè)整體，且垂直向下位于輸電導(dǎo)線下方，通過自重和鋼球4擺動(dòng)控制輸電導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)，減小輸電導(dǎo)線扭振：

當(dāng)輸電導(dǎo)線只是水平振動(dòng)時(shí)，共振擺減振器中的鋼球4沿短圓弧管道12滾動(dòng)，吸收水平方向的振動(dòng)能量，使輸電導(dǎo)線水平方向振動(dòng)減小，也就是共振擺減振器減小輸電導(dǎo)線水平方向的振動(dòng)，防止輸電導(dǎo)線水平方向舞動(dòng)；

當(dāng)輸電導(dǎo)線只是垂直方向振動(dòng)時(shí)，參數(shù)激振擺減振器中的鋼球4沿著長圓弧管道9滾動(dòng)，吸收垂直方向的振動(dòng)能量，使輸電導(dǎo)線垂直方向振動(dòng)減小，也就是參數(shù)激振擺減振器減小輸電導(dǎo)線垂直方向的振動(dòng)，防止輸電導(dǎo)線垂直方向舞動(dòng)；

當(dāng)輸電導(dǎo)線沿著傾斜方向振動(dòng)時(shí)，傾斜方向振動(dòng)分解成水平方向振動(dòng)和垂直方向振動(dòng)，共振擺減振器減小水平方向的振動(dòng)，而參數(shù)激振擺減振器減小垂直方向的振動(dòng)，這樣輸電導(dǎo)線傾斜振動(dòng)就會減小，防止輸電導(dǎo)線傾斜方向舞動(dòng)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。共振擺減振器和參數(shù)激振擺減振器聯(lián)合到一起，形成一個(gè)整體式雙擺防舞器，同時(shí)對水平振動(dòng)、垂直振動(dòng)和傾斜振動(dòng)進(jìn)行減振?？梢詼p小輸電導(dǎo)線任意方向振動(dòng)，防止輸電導(dǎo)線發(fā)生大幅度舞動(dòng)現(xiàn)象，避免輸電導(dǎo)線疲勞斷裂，避免電塔傾斜倒塌，引起線路故障，保證輸電線路生產(chǎn)安全。防凍液可減小鋼球的滾動(dòng)摩擦，同時(shí)也可以防止冬天鋼球與短圓弧管道內(nèi)壁凍結(jié)粘黏，影響滾動(dòng)吸收能量，影響減振效果。