试论防振金具在架空导线中的应用

曹强

【摘 要】文章阐述防振金具（包括司托克布里奇防震锤、预交式护线条、分裂导线扭式防震锤、双扭型防震锤、防振环、4R防震锤、4D防震锤、PVC防振鞭、间隔棒和花边阻尼等）的外形、性能、安装数量和安装距离。

【关键词】微风振动；防震锤；阻尼间隔棒

在架空导线上安装防振金具，可以抑制、减弱微风引起的导线振动，使之降到允许限度之内。早在1925年以前，E.Bate就发明了贝特阻尼线；1925年，G.H.Stockbridge在吸收贝特阻尼线功能的基础上，发明了司托克布里奇防震锤；1948年，日本发明了双扭型防震锤；1960年发明了分裂导线扭式防震锤；1966年发明了防振环；1968年，Salvi发明了4R防震锤；Hero Finland发明了4D防振锤；如今，PVC防振鞭、间隔棒、花边阻尼等已广泛应用在线路上。

1.防振金具

1.1预绞式护线条

选用具有较强防腐性能的金属丝，预绞成螺旋形状，紧缠在导线的外层，以提高导线的刚度，达到导线防振的目的。预绞式护线条以若干根单丝为一组，每根的端头都加工成半球状，以避免产生电晕。由于预绞式护线条具有安装方便，防振功能（可减少振动应力约20%）可靠，所以一直受到用户欢迎。但它的防振性能远不及防振锤有效。

1.2防振锤

防振锤如果选用正确，一般可使架空导线的振动应力减少90%以上。因此，防振锤选择应考虑：⑴风速、风能、气温和地貌；⑵导线的自阻尼性能；⑶振动水平与应变的关系；⑷功率的平衡。现就国内外工程中几种常见的防振锤型式作以简单介绍。

1.2.1斯托克防振锤

斯托克布里奇在吸取贝特阻尼线功能的基础上，于1925年在美国爱迪生公司发明了世界上第一只防振锤。后来，按照这个原理设计的防振锤，统称为斯托克布里奇防振锤。斯托克布里奇防振锤的两端对称布置有圆筒形重锤，它利用两端锤头回转和摆动时支持钢绞线的股间互相滑移产生的摩擦阻尼力消耗振动能量。为了防止筒内积水锈蚀钢绞线，在圆筒下方设有孔径大于6mm淌水孔。由于斯托克布里奇防振锤的锤头对称布置，因此，它具有2个固有谐振频率，在这2个谐振频率以外的振动频率，则防振功率不足。

1.2.2 4R防振锤

意大利Salvi公司在吸取斯托克布里奇防振锤有点的基础上，于1968年研制出4R型防振锤。

4R防振锤的特点：两端锤头的重量不等，至线夹的距离也不相等，这样就获得了4个谐振频率。锤头一般选用铸铁制作，为适应特殊导线需要，意大利Salvi公司还生产了锌合金锤头。而我国结合国内的实际生产状况，吸取了上述特点，试制出FR系列防振锤。

1.2.3双扭防振锤

日本在斯托克布里奇防振锤的基础上，于1948年开发出双扭防振锤，英国邓美逊公司制造出狗骨头型防振锤。

狗骨头型防振锤是将锤头制成偏心茄子形状，互相对着安装在线夹两端的钢绞线上，利用其变形和股线间摩擦消耗能量。锤头与线夹成60°而产生预扭矩。该种防振锤具有较多的共振频率和较宽的频带。

为了适用分裂导线的安装，确保线夹上的螺栓位于分裂导线的内侧，日本还设计出螺栓朝向相反的Ⅰ和Ⅱ型双扭防振锤。

1.3防振环

日本于1966年开发出防振环。它是由2根弯曲成型的圆钢压接而成，偏心安装在钢绞线上使之产生扭力。由于防振环较轻，保护导线的振动范围较小，实用前景并不看好。

1.4防振鞭

防振鞭特别适用于光纤导线，如ADSS和OPGW。当然，也适用于电压低于132KV的线路和外径小于19mm的小截面导线。它是由高强度PVC预制成不等径螺旋状结构。

1.5分裂导线扭式防振锤

扭式防振锤是专为分裂导线开发的。在钢绞线中间安装一个偏心重锤，利用重锤在钢绞线上产生的扭矩来消耗能量。

1.6花边阻尼

花边阻尼多用于大跨越防振上。阻尼线一般采用与缆线同型号的导线，用多个线夹将该线做成花边状，安装在大跨越导线下侧。

花边阻尼的机理相当于多个防振锤组合，是用不同长度的花边产生不同频率的阻尼，逐步将档内传到线夹附近的振动波和所带的能量消耗掉。防振锤的减振性能主要取决于频率覆盖面和吸收能量的效率。花边阻尼的减振性能主要靠花边的正确布置。花边的布置形状有改进型贝特阻尼线、交叉形阻尼线和圣诞树型阻尼线等。

1.7阻尼间隔棒

间隔棒的主要作用是限制导线间的相对运动和抑制档距中导线的振荡。1974年国际大电网会议对间隔棒的防振能力作了专门讨论，一致认为：二分裂导线安装有间隔棒比没有安装间隔棒的振动振幅要减少50%；三（四）分裂的要减少87%～90%。

2.防振锤的减振作用

防振锤的作用就是利用自身消耗的能量使导线的振幅降低到可以接受的程度。根据早期架空线路试验得知：如果物重超过半波导线的重量，在该处将形成新的节点，实际上就是将线夹出口的疲劳危险点移至该点。防振锤减振的机理就是运用了该试验的结果，所以防振锤的重量应相当于0.5～0.75波长的导线重量。

防振锤的特性不仅与刚吊缆的弹性模量、直径有关，还与锤头的重量有关。为了有效的减少振幅，应按照不同导线的规格，选用不同型号的防振锤。目前比较常用的确定防振锤重量W的公式：

W=0.3036d-1.361

式中d—导线外径，mm。

3.防振锤的安装数量及距离

利用能量平衡法选择防振锤是一种常用的方法。首选根据风的输入能量和导线所吸收的能量求出平衡振幅，并对振幅进行比较，如平衡振幅大于允许振幅，则必须安装防振锤；然后再根据安装防振锤后所吸收的能量与风输入能量计算出平衡振幅。如果平衡振幅小于允许振幅，则证明防振锤选择合宜。反之，则要重新选择防振锤的重量并进行核算。

防振锤型式的选择，安装数量及距离的确定，国内通常由设计单位给出。而国外，通常由制造厂家提供防振锤安装数量及距离。意大利Salvi公司为方便架线施工，还专门印制了一本防振锤的计算和安装导则。

3.1防振锤安装数量及距离

我国防振锤安装数量与导线直径、档距有关，当导线直径≤12mm时，档距≤300m装1只；300～600m装2只；600～900m装3只。当导线直径大于12mm小于22mm时，档距≤350m装1只；350～700m装2只；700～1000m装3只。当导线直径大于22mm小于37.1mm时，档距≤450m装1只；450～800m装2只；800～1200m装3只。

3.2防振鞭的安装数量

邓美逊公司推荐的SVD0441，0635，0830，1173，1432型防振鞭，其适用导线外径范围分别为4.42～6.34，6.35～8.29，8.30～11.72，11.73～14.32，14.33～19.30mm；当档距≤244m安装1只；244～487m安装2只；488～732m安装3只。

3.3间隔棒安装距离及数量

间隔棒安装距离一般依据电磁力和次档距振荡计算出间隔棒的最大安装距离（取小值）；根据间隔棒线夹握着力、扭转复原特性计算出间隔棒的最小安装距离（取小值）。

根据观测：双分裂导线水平布置时，次档距振荡多数是水平向椭圆形振动；四分裂导线时，次档距振荡多数是垂直向椭圆形振动。

国外对间隔棒安装距离的研究，主要是以次档距振荡为对象。对于次档距振荡，则广泛选用具有较好阻尼特性的间隔棒。为防止相邻次档距振荡周期一致（有一处发生振荡，就会激起全部次档距振荡）的现象出现，间隔棒的安装距离应当采用不等距的方法。