线路防振锤的技术分析

吉荔 刘华

摘 要：架空输导线路的传输介质为圆形或接近圆形的导线，当风吹过导线后，导线的背风侧将产生漩涡，漩涡上下交替产生，使导线产生振动。由于使导线振动的风速较低，因此该振动也被称为微风振动。当导线在端部被固定以后，固定端的导线将承受由低速风引发的不利作用，这就造成导线的折断。本文主要针对防振锤的技术发展路线，通过检索、统计、分析了防振锤领域的专利申请，重点梳理了重要申请人、技术分布等状况等信息，同时阐述了重点专利的技术发展脉络。

关键词：防振锤；技术演进；专利分析

一、前言

影响架空线振动的因素有以下几点：风速、风向；导线直径及材料；线路的档距和张力；悬点高度；地形地物。茄子，风的作用除对导线和支撑架体的垂直线路方向的水平作用外，同样是发生线路中振动的最主要因素，导线的振动将使导线折断寿命缩短，造成电路故障，无法保证输送电的可靠性。具体的，导线振动时有一个规律，导线上有些点做上下运动，时而向上、时而向下，这些点被称为“波峰点”，而另外一些点，却不发生位移，维持在原来的平衡点上，这些点被称为“波节点”。导线上的“波节点”在振动中被来回不间断地移动造成线缆的弯折，这些点就是造成线路的“疲劳”，进而折断的原因。不可避免的是，线路端部悬挂点，无论在何种频率下振动，总是被不断地变为“波节点”。这也就解释了，为什么在线夹出口处导线尤其容易产生弯折、断裂等问题。因此，線路运行时着重注意振动，特别是导线的振动是十分必要的。基于此，研究微风振动，拟定有效的防振措施己引起国内外研究者的高度重视。

根据引起导线振动的因素和导线振动破坏原理，考虑防振措施可以设法防止或检索振动，例如线路路径避开风速容易引发导线振动的区域；利用线路设备本身对导线振动的阻尼作用，以减小导线振动，例如可以采用柔性横担、偏心导线、防振线夹；最常见的是在导线上加装防振装置以吸收或减弱振动能量，消除导线振动对线路的危害，譬如，防振锤和阻尼线。

二、防振锤关键技术发展历程

防振锤的原理是：当导线振动时，防振锤随导线一起上下振动，由于两端重锤的惰性，钢绞线不断上下弯折，使钢绞线股间及分子间都产生摩擦，从而消耗振动能量。防振锤钢绞线弯曲的越厉害，消耗导线振动的能量越多，使振动减小到导线可以耐受的程度，进而阻止导线的损伤。

自从发现了微风振动现象，用于保护导线的消振装置就被提出。从1950年研制的改进型“Stockbridge”防振锤，到目前为止，可供输导线路使用的防振锤的种类已达数十种类型。国外的综合资料表明，上世纪以来，澳大利亚、加拿大、意大利、西德和美国等很多国家对这方面的问题作了大量的研究工作，包括防振锤使用的正负效应、防振锤的应用效率及其参数之间的关系、防振锤的改进与发展等各方面都有涉足。自上个世纪70年代起，逐步引入计算机分析手段，建立了一些相应的发展分析软件。其中，由于澳大利亚、加拿大、意大利等国的地理环境具有地域开阔，水域分布广泛的基本特点，因此比其它国家更为重视防振锤在架空输导线路中的应用研究，它们在该领域的发展也颇具有代表性。

早在20世纪30年代，澳大利亚就开始注意研究架空输导线疲劳断股的现象。最早在澳大利亚使用的防振器是由维多利亚洲立电气委员会（State Electricity Commission of Victoria）的Ernest Bate发明的。

80年代左右，Dulmison在ES-2型防振锤的基础上发明了变节距防振锤（亦称Dulmison防振锤）。它与ES-2型防振锤的不同之处在于两端的垂头上各有一个附加环头。把环头移到不同的位置上，就得到不同的频率特性。

近十年以来，澳大利亚开始生产宽谐振频谱的4D系列防振锤，并以很快的速度在全国推广应用。后面我们所要检测的新型FR型防振锤也是以扩大谐振范围进行高效能吸收为基本指导思想，结合我国实际输导线路情况而设计的新型号。

目前我国在架空输导线上广泛采用防振锤来控制微风振动，已起到了明显的防振效果，在防振器件的性能试验等方面也积累了很多资料。在上世纪八十年代初，何晓雄教授领导的课题组就开始进行控制导线微风振动方面的研究，通过参与现场的测试，获得了许多宝贵的资料，并且建立了比较完善的防振理论体系。1985年，哈尔滨工业大学提出了建立防振设计分析软件的思想，1990年和电力建设研究所合作开始了“架空输导线防振优化设计研究”课题，所拟建立的数据库系统主要对防振锤、防振方案的数据文件进行存储和信息处理。

尽管我国大量生产和使用防振锤，但在防振设计、性能研究方面还远远落后于发达国家，随着我国电力建设步伐的加快，特别是国家“西部大开发”战略的加速实施，500KV线路及众多大跨越对安全的要求不断提高，越来越多的线路设计者已充分认识到不能只是一般化地参考其它国家防振锤的主要尺寸进行生产，而应该借鉴先进的经验，结合我国国情、地理特点，注重研究防振锤的设计方法及性能测试，做到在生产以前预先确定其特性，按特性要求来设计防振锤，在这方面还有许多工作可做。

参考文献：

[1]《国家电网公司输变电工程标准工艺》，刘振亚，北京：中国电力出版社，2014年2月。

[2]《专利复审和无效审查决定汇编丛书》，国家知识产权局专利复审委员会，北京：知识产权出版社，2016年4月。

[3]《输配导线路设计》，韩宏亮，北京：知识产权出版社，2014年7月。