CN221054202U - 一种基于tmd和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于TMD和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制装置，包括间隔棒、连接架、电磁阻尼器和TMD阻尼器；所述间隔棒夹设在架空线路上，所述连接架连接所述电磁阻尼器与间隔棒；所述TMD阻尼器连接在所述间隔棒下方；该装置采用电磁阻尼器提高阻尼效应抵抗扭转振动，整个装置摩擦磨损较小，使用寿命长，能够适用于野外恶劣环境下长期运行；同时TMD阻尼器靠自身重力产生偏心转矩，能够抑制单纯的扭转，TMD阻尼器产生调谐质量阻尼又能抵抗架空线路上下振动，一举两得。

Description

一种基于TMD和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制装置

技术领域

本实用新型属于架空线路振动抑制技术领域，具体涉及一种基于TMD和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制装置。

背景技术

架设在寒冷区域或冬季运行的架空输电线路，在合适的气象条件下会产生覆冰，进而发生脱冰跳跃或舞动。脱冰跳跃是当气温升高后，导线或地线上覆冰松动，在风力与覆冰重力的联合作用下，覆冰发生脱落，使得导线的覆冰荷载突然卸载，导致导线发生大幅跳跃振动的现象。脱冰跳跃时的大幅度振动，会使绝缘子串、金具、铁塔等受到冲击载荷，严重时可造成绝缘子断裂、金具损伤或输电杆塔横担变形，甚至倒塔等事故。舞动是输电导线或地线上产生不规则覆冰后在风载荷作用下产生的大幅度、低频率自激振荡，会引起输电线路结构损伤和电气故障。对于多分裂导线而言，脱冰跳跃或舞动发生时不仅会引起导线束的垂向振动，还会引起导线束的大幅扭转振动，垂向大幅振动会导致导线间、导地线间以及导线与地面间的电气安全距离不足，造成相间闪络、跳闸等事故，扭转振动会导致子导线扭绞碰撞，损伤导线。

目前，相关文献提出了通过安装相间间隔棒抑制导线脱冰跳跃和舞动的方案，但常规的相间间隔棒对脱冰跳跃和舞动的抑制主要通过不同相导线之间互相刚性牵制实现，主要存下以下问题：

1)缺乏能量耗散作用，难以使振动快速平息下来；

2)在突然发生大量脱冰时，导线瞬间大幅振动，会对间隔棒棒体和间隔棒与导线连接处的金具产生强烈冲击作用，引起间隔棒断裂或金具断裂。

相关学者也提出了其他类型的导线脱冰跳跃或舞动抑制装置，如“一种多分裂导线束脱冰翻转防治装置(201910072629.X)”，但主要问题是：

1)阻尼性能主要靠部件摩擦或粘滞液体发挥作用，长期使用时存在磨损和泄露的风险；

2)难以抑制不均匀覆冰及不同步脱冰引发的静态扭绞及扭转振动，以及脱冰跳跃或舞动导致的多分裂导线的垂向和扭转向耦合振动问题。

因此亟需开发能够产生显著阻尼效应，能够抑制不均匀覆冰及不同步脱冰引发的静态扭绞及扭转振动，而且对脱冰跳跃或舞动导致的多分裂导线垂向和扭转耦合振动具有明显抑制效果的装置，避免脱冰或舞动大幅振动对线路结构产生的破坏。

实用新型内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提出一种基于TMD和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制装置，包括：间隔棒12、连接架、电磁阻尼器和TMD阻尼器；

所述间隔棒12夹设在架空线路上，所述连接架连接所述电磁阻尼器与间隔棒12；

所述TMD阻尼器连接在所述间隔棒12下方。

优选的，所述TMD阻尼器包括壳体10，以及均设置在所述壳体10内且依次连接的第一弹簧7、质量块8和第二弹簧9，所述壳体10固定连接在所述间隔棒12下方，所述第一弹簧7顶部与所述壳体10顶部内侧抵接，所述第二弹簧9底部与所述壳体10底部内侧抵接。

优选的，所述电磁阻尼器包括永磁体组件、切割磁感线的导体圆盘2、摆锤连接杆5、摆锤6和圆盘轴4；所述圆盘轴4穿设在所述连接架上并与其转动连接，所述导体圆盘2呈竖向布设，所述导体圆盘2的中心与圆盘轴4的一端固定连接，所述摆锤连接杆5的上端与圆盘轴4的另一端固定连接，其下端与摆锤6连接。

优选的，所述永磁体组件包括多个永磁体1，多个永磁体1两两一对，多对永磁体1绕导体圆盘2的中心呈环形布设，每对的两个永磁体1分设在所述导体圆盘2的左右两侧，且与所述导体圆盘2等间隔布设，所述永磁体1设置在所述连接架上。

优选的，所述摆锤连接杆5上沿其长度方向开设有多个供圆盘轴4转动连接的可调安装孔11。

优选的，所述连接架包括两个平行且间隔布设的盖板3，两个盖板3均固定在所述间隔棒12上，所述导体圆盘2位于两个盖板3的间隔内，所述永磁体组件设置在盖板3上。

优选的，所述盖板3与间隔棒12的固定方式采用以下任意一种：

焊接和螺栓连接。

优选的，两个所述盖板3分设在所述间隔棒12的中部空腔两侧，所述导体圆盘2位于所述间隔棒12的中部空腔内。

优选的，所述导体圆盘2与所述间隔棒12同轴布设。

基于同一实用新型构思，本实用新型还提供了一种基于TMD和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制方法包括：

当架空线路扭转时，通过间隔棒12下方的TMD阻尼器的重力形成一偏心转矩，抵抗扭转；

当架空线路扭转振动时，通过电磁阻尼器实现电磁阻尼功能，抑制架空线路扭转振动；

当架空线路上下垂向振动时，通过所述TMD阻尼器实现调谐质量阻尼功能，抑制架空线路垂向振动。

与最接近的现有技术相比，本实用新型具有的有益效果如下：

本实用新型采用间隔棒12、连接架、电磁阻尼器和TMD阻尼器；所述间隔棒12夹设在架空线路上，所述连接架连接所述电磁阻尼器与间隔棒12；所述TMD阻尼器连接在所述间隔棒12下方，通过电磁阻尼器提高阻尼效应抵抗扭转振动，整个装置摩擦磨损较小，使用寿命长，能够适用于野外恶劣环境下长期运行；同时TMD阻尼器靠自身重力产生偏心转矩，能够抑制单纯的扭转，TMD阻尼器产生调谐质量阻尼又能抵抗架空线路上下振动，一举两得。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于TMD和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制装置的结构示意图；

图2为本实用新型图1中拆除TMD阻尼器后的A-A剖视图；

图3为本实用新型提供导体圆盘的结构示意图；

图4为本实用新型图3的俯视图；

其中，1、永磁体；2、导体圆盘；3、盖板；4、圆盘轴；5、摆锤连接杆；6、摆锤；7、第一弹簧；8、质量块；9、第二弹簧；10、壳体；11、可调安装孔；12、间隔棒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。

本实用新型提供的一种基于TMD(调谐质量阻尼，Tuned Mass Damping)和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制装置，如图1和图2所示，包括间隔棒12、连接架、电磁阻尼器和TMD阻尼器；

所述间隔棒12夹设在架空线路上，所述连接架连接所述电磁阻尼器与间隔棒12；

所述TMD阻尼器连接在所述间隔棒12下方。

所述TMD阻尼器包括壳体10，以及均设置在所述壳体10内且依次连接的第一弹簧7、质量块8和第二弹簧9，所述壳体10固定连接在所述间隔棒12下方，所述第一弹簧7顶部与所述壳体10顶部内侧抵接，所述第二弹簧9底部与所述壳体10底部内侧抵接。

所述电磁阻尼器包括永磁体组件、切割磁感线的导体圆盘2、摆锤连接杆5、摆锤6和圆盘轴4；所述圆盘轴4穿设在所述连接架上并与其转动连接，所述导体圆盘2呈竖向布设，所述导体圆盘2的中心与圆盘轴4的一端固定连接，所述摆锤连接杆5的上端与圆盘轴4的另一端固定连接，其下端与摆锤6连接。

所述永磁体组件包括多个永磁体1，多个永磁体1两两一对，多对永磁体1绕导体圆盘2的中心呈环形布设，每对的两个永磁体1分设在所述导体圆盘2的左右两侧，且与所述导体圆盘2等间隔布设，所述永磁体1设置在所述连接架上。

所述摆锤连接杆5上沿其长度方向开设有多个供圆盘轴4转动连接的可调安装孔11。

本实用新型避免了现有输电线路大幅振动抑制时使用的相间间隔棒阻尼性能有限，对瞬时大量脱冰后引起的导线大幅振动抑制效果不足，且容易引起相间间隔棒损坏的问题；避免了现有阻尼装置的性能主要靠部件摩擦或粘滞液体发挥作用，长期使用时存在磨损和泄露的风险；解决了现有导线振动抑制装置，对多分裂导线垂向和扭转振动难以同时产生抑制作用的不足。

本实用新型提供了一种综合利用调谐质量阻尼和电磁阻尼效应，能够抑制不均匀覆冰及不同步脱冰引发的静态扭绞及扭转振动，而且能够同时抑制因脱冰或舞动引起的导线垂向和扭转耦合大幅振动的抑制装置，阻尼的产生主要来自于调谐质量阻尼和电磁阻尼，垂直方向的调谐质量阻尼能够有效抑制导线的垂向振动，扭转方向的电磁阻尼能够有效抑制多分裂导线束的扭转振动，整个装置阻尼作用强，摩擦磨损较小，使用寿命长，能够适用于野外恶劣环境下长期运行。由于质量块和壳体位于间隔棒的下端，能够提供抑制导线束扭转的反向转矩，因此能够同时抑制因子导线不均匀覆冰、不同步脱冰或舞动引起的导线垂向和扭转大幅振动；同时，阻尼的产生不依赖摩擦或粘滞液体，没有磨损和泄露风险，使用寿命长，能够适用于野外恶劣环境下长期运行。

多个可调安装孔11用于根据实际需要调整摆锤6的高度，从而调整整个装置的重心。

所述连接架包括两个平行且间隔布设的盖板3，两个盖板3均固定在所述间隔棒12上，所述导体圆盘2位于两个盖板3的间隔内，所述永磁体组件设置在盖板3上。

所述间隔棒12是架空线路上的标准金具。

针对二分裂、四分裂、八分裂或其他分裂数的导线，间隔棒12应该与对应导线的分裂数匹配。

所述盖板3与间隔棒12的固定方式采用以下任意一种：

焊接和螺栓连接。

如图3和图4所示，两个所述盖板3分设在所述间隔棒12的中部空腔两侧，所述导体圆盘2位于所述间隔棒12的中部空腔内。

所述间隔棒12中部的中空尺寸大，能够安装尺寸更大的导体圆盘2，导体圆盘2的尺寸越大，其旋转后产生的阻尼效应越显著，使用效果更好。

所述摆锤6的重量和安装高度要随导体圆盘2的重量进行调整，使整个装置的重心位于间隔棒12中心以下，整个装置的重心越靠下，扭转振动的抑制效果就越好。

所述导体圆盘2与所述间隔棒12同轴布设。

本实用新型在实际使用时：

S1、当架空线路扭转时，通过间隔棒12下方的TMD阻尼器的重力形成一偏心转矩，抵抗扭转；

S2、当架空线路扭转振动时，通过电磁阻尼器实现电磁阻尼功能，抑制架空线路扭转振动；

S3、当架空线路上下垂向振动时，通过所述TMD阻尼器实现调谐质量阻尼功能，抑制架空线路垂向振动。

步骤S1具体包括：当架空线路的多分裂导线束的不同子导线上形成不均匀覆冰、发生不同步脱冰或舞动，带动导线束产生扭转时，通过TMD阻尼器的第一弹簧7、质量块8、第二弹簧9和壳体10的重力联合形成一偏心转矩，可抵抗多分裂导线束的扭转。

步骤S2具体包括：当架空线路扭转振动时，通过电磁阻尼器中的摆锤6带动摆锤连接杆5转动，摆锤连接杆5通过圆盘轴4带动导体圆盘2转动，导体圆盘2旋转切割连接架上永磁体组件产生的磁感线，并在导体圆盘2内产生涡流和与转动方向相反的电磁力矩，将动能转化为涡流发热的热能，实现电磁阻尼抗扭转振动的作用，能够降低架空线路的扭转振动强度，使振动快速平息。

步骤使S3具体包括：当多分裂导线束因为脱冰或舞动而上下振动时，质量块8由于重力和惯性的作用，在第一弹簧7和第二弹簧9的共同约束下而上下振动，实现TMD调谐质量阻尼功能，能够降低多分裂导线束的垂向振动强度，并能够使振动快速平息。

还需要说明的是，导致多分裂导线束不同子导线上发生不同步脱冰或舞动的原因是不同子导线上形成了不均匀覆冰，受力不平衡。

所述永磁体1、导体圆盘2、摆锤6、第一弹簧7、第二弹簧9和质量块8的物理性能参数均要根据导线脱冰跳跃或舞动的理论模型或有限元仿真结果计算确定。

将本装置分布式布置在杆塔之间的导线上，具体数量和布置位置由线路的档距长度、脱冰跳跃或舞动的振型共同决定，优先布置在最大振幅振型的波峰或波谷位置。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本实用新型后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于TMD和电磁组合阻尼的架空线路振动抑制装置，其特征在于，包括：间隔棒(12)、连接架、电磁阻尼器和TMD阻尼器；

所述间隔棒(12)夹设在架空线路上，所述连接架连接所述电磁阻尼器与间隔棒(12)；

所述TMD阻尼器连接在所述间隔棒(12)下方。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述TMD阻尼器包括壳体(10)，以及均设置在所述壳体(10)内且依次连接的第一弹簧(7)、质量块(8)和第二弹簧(9)，所述壳体(10)固定连接在所述间隔棒(12)下方，所述第一弹簧(7)顶部与所述壳体(10)顶部内侧抵接，所述第二弹簧(9)底部与所述壳体(10)底部内侧抵接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁阻尼器包括永磁体组件、切割磁感线的导体圆盘(2)、摆锤连接杆(5)、摆锤(6)和圆盘轴(4)；所述圆盘轴(4)穿设在所述连接架上并与其转动连接，所述导体圆盘(2)呈竖向布设，所述导体圆盘(2)的中心与圆盘轴(4)的一端固定连接，所述摆锤连接杆(5)的上端与圆盘轴(4)的另一端固定连接，其下端与摆锤(6)连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述永磁体组件包括多个永磁体(1)，多个永磁体(1)两两一对，多对永磁体(1)绕导体圆盘(2)的中心呈环形布设，每对的两个永磁体(1)分设在所述导体圆盘(2)的左右两侧，且与所述导体圆盘(2)等间隔布设，所述永磁体(1)设置在所述连接架上。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述摆锤连接杆(5)上沿其长度方向开设有多个供圆盘轴(4)转动连接的可调安装孔(11)。

6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述连接架包括两个平行且间隔布设的盖板(3)，两个盖板(3)均固定在所述间隔棒(12)上，所述导体圆盘(2)位于两个盖板(3)的间隔内，所述永磁体组件设置在盖板(3)上。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述盖板(3)与间隔棒(12)的固定方式采用以下任意一种：

焊接和螺栓连接。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，两个所述盖板(3)分设在所述间隔棒(12)的中部空腔两侧，所述导体圆盘(2)位于所述间隔棒(12)的中部空腔内。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述导体圆盘(2)与所述间隔棒(12)同轴布设。