吉荔 劉華

摘 要：架空輸導(dǎo)線路的傳輸介質(zhì)為圓形或接近圓形的導(dǎo)線，當(dāng)風(fēng)吹過(guò)導(dǎo)線后，導(dǎo)線的背風(fēng)側(cè)將產(chǎn)生漩渦，漩渦上下交替產(chǎn)生，使導(dǎo)線產(chǎn)生振動(dòng)。由于使導(dǎo)線振動(dòng)的風(fēng)速較低，因此該振動(dòng)也被稱(chēng)為微風(fēng)振動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)線在端部被固定以后，固定端的導(dǎo)線將承受由低速風(fēng)引發(fā)的不利作用，這就造成導(dǎo)線的折斷。本文主要針對(duì)防振錘的技術(shù)發(fā)展路線，通過(guò)檢索、統(tǒng)計(jì)、分析了防振錘領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)，重點(diǎn)梳理了重要申請(qǐng)人、技術(shù)分布等狀況等信息，同時(shí)闡述了重點(diǎn)專(zhuān)利的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)。

關(guān)鍵詞：防振錘；技術(shù)演進(jìn)；專(zhuān)利分析

一、前言

影響架空線振動(dòng)的因素有以下幾點(diǎn)：風(fēng)速、風(fēng)向；導(dǎo)線直徑及材料；線路的檔距和張力；懸點(diǎn)高度；地形地物。茄子，風(fēng)的作用除對(duì)導(dǎo)線和支撐架體的垂直線路方向的水平作用外，同樣是發(fā)生線路中振動(dòng)的最主要因素，導(dǎo)線的振動(dòng)將使導(dǎo)線折斷壽命縮短，造成電路故障，無(wú)法保證輸送電的可靠性。具體的，導(dǎo)線振動(dòng)時(shí)有一個(gè)規(guī)律，導(dǎo)線上有些點(diǎn)做上下運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向上、時(shí)而向下，這些點(diǎn)被稱(chēng)為“波峰點(diǎn)”，而另外一些點(diǎn)，卻不發(fā)生位移，維持在原來(lái)的平衡點(diǎn)上，這些點(diǎn)被稱(chēng)為“波節(jié)點(diǎn)”。導(dǎo)線上的“波節(jié)點(diǎn)”在振動(dòng)中被來(lái)回不間斷地移動(dòng)造成線纜的彎折，這些點(diǎn)就是造成線路的“疲勞”，進(jìn)而折斷的原因。不可避免的是，線路端部懸掛點(diǎn)，無(wú)論在何種頻率下振動(dòng)，總是被不斷地變?yōu)椤安ü?jié)點(diǎn)”。這也就解釋了，為什么在線夾出口處導(dǎo)線尤其容易產(chǎn)生彎折、斷裂等問(wèn)題。因此，線路運(yùn)行時(shí)著重注意振動(dòng)，特別是導(dǎo)線的振動(dòng)是十分必要的。基于此，研究微風(fēng)振動(dòng)，擬定有效的防振措施己引起國(guó)內(nèi)外研究者的高度重視。

根據(jù)引起導(dǎo)線振動(dòng)的因素和導(dǎo)線振動(dòng)破壞原理，考慮防振措施可以設(shè)法防止或檢索振動(dòng)，例如線路路徑避開(kāi)風(fēng)速容易引發(fā)導(dǎo)線振動(dòng)的區(qū)域；利用線路設(shè)備本身對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)的阻尼作用，以減小導(dǎo)線振動(dòng)，例如可以采用柔性橫擔(dān)、偏心導(dǎo)線、防振線夾；最常見(jiàn)的是在導(dǎo)線上加裝防振裝置以吸收或減弱振動(dòng)能量，消除導(dǎo)線振動(dòng)對(duì)線路的危害，譬如，防振錘和阻尼線。

二、防振錘關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展歷程

防振錘的原理是：當(dāng)導(dǎo)線振動(dòng)時(shí)，防振錘隨導(dǎo)線一起上下振動(dòng)，由于兩端重錘的惰性，鋼絞線不斷上下彎折，使鋼絞線股間及分子間都產(chǎn)生摩擦，從而消耗振動(dòng)能量。防振錘鋼絞線彎曲的越厲害，消耗導(dǎo)線振動(dòng)的能量越多，使振動(dòng)減小到導(dǎo)線可以耐受的程度，進(jìn)而阻止導(dǎo)線的損傷。

自從發(fā)現(xiàn)了微風(fēng)振動(dòng)現(xiàn)象，用于保護(hù)導(dǎo)線的消振裝置就被提出。從1950年研制的改進(jìn)型“Stockbridge”防振錘，到目前為止，可供輸導(dǎo)線路使用的防振錘的種類(lèi)已達(dá)數(shù)十種類(lèi)型。國(guó)外的綜合資料表明，上世紀(jì)以來(lái)，澳大利亞、加拿大、意大利、西德和美國(guó)等很多國(guó)家對(duì)這方面的問(wèn)題作了大量的研究工作，包括防振錘使用的正負(fù)效應(yīng)、防振錘的應(yīng)用效率及其參數(shù)之間的關(guān)系、防振錘的改進(jìn)與發(fā)展等各方面都有涉足。自上個(gè)世紀(jì)70年代起，逐步引入計(jì)算機(jī)分析手段，建立了一些相應(yīng)的發(fā)展分析軟件。其中，由于澳大利亞、加拿大、意大利等國(guó)的地理環(huán)境具有地域開(kāi)闊，水域分布廣泛的基本特點(diǎn)，因此比其它國(guó)家更為重視防振錘在架空輸導(dǎo)線路中的應(yīng)用研究，它們?cè)谠擃I(lǐng)域的發(fā)展也頗具有代表性。

早在20世紀(jì)30年代，澳大利亞就開(kāi)始注意研究架空輸導(dǎo)線疲勞斷股的現(xiàn)象。最早在澳大利亞使用的防振器是由維多利亞洲立電氣委員會(huì)（State Electricity Commission of Victoria）的Ernest Bate發(fā)明的。

80年代左右，Dulmison在ES-2型防振錘的基礎(chǔ)上發(fā)明了變節(jié)距防振錘（亦稱(chēng)Dulmison防振錘）。它與ES-2型防振錘的不同之處在于兩端的垂頭上各有一個(gè)附加環(huán)頭。把環(huán)頭移到不同的位置上，就得到不同的頻率特性。

近十年以來(lái)，澳大利亞開(kāi)始生產(chǎn)寬諧振頻譜的4D系列防振錘，并以很快的速度在全國(guó)推廣應(yīng)用。后面我們所要檢測(cè)的新型FR型防振錘也是以擴(kuò)大諧振范圍進(jìn)行高效能吸收為基本指導(dǎo)思想，結(jié)合我國(guó)實(shí)際輸導(dǎo)線路情況而設(shè)計(jì)的新型號(hào)。

目前我國(guó)在架空輸導(dǎo)線上廣泛采用防振錘來(lái)控制微風(fēng)振動(dòng)，已起到了明顯的防振效果，在防振器件的性能試驗(yàn)等方面也積累了很多資料。在上世紀(jì)八十年代初，何曉雄教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組就開(kāi)始進(jìn)行控制導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)方面的研究，通過(guò)參與現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試，獲得了許多寶貴的資料，并且建立了比較完善的防振理論體系。1985年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)提出了建立防振設(shè)計(jì)分析軟件的思想，1990年和電力建設(shè)研究所合作開(kāi)始了“架空輸導(dǎo)線防振優(yōu)化設(shè)計(jì)研究”課題，所擬建立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要對(duì)防振錘、防振方案的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行存儲(chǔ)和信息處理。

盡管我國(guó)大量生產(chǎn)和使用防振錘，但在防振設(shè)計(jì)、性能研究方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，隨著我國(guó)電力建設(shè)步伐的加快，特別是國(guó)家“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的加速實(shí)施，500KV線路及眾多大跨越對(duì)安全的要求不斷提高，越來(lái)越多的線路設(shè)計(jì)者已充分認(rèn)識(shí)到不能只是一般化地參考其它國(guó)家防振錘的主要尺寸進(jìn)行生產(chǎn)，而應(yīng)該借鑒先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情、地理特點(diǎn)，注重研究防振錘的設(shè)計(jì)方法及性能測(cè)試，做到在生產(chǎn)以前預(yù)先確定其特性，按特性要求來(lái)設(shè)計(jì)防振錘，在這方面還有許多工作可做。

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