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供稿人：外貿(mào)部 沈嘯峰

近期，雙匯電力技術(shù)部協(xié)同集團(tuán)關(guān)聯(lián)企業(yè)北京云道智造科技有限公司，開發(fā)了一款國內(nèi)領(lǐng)先的防振研究軟件，用于模擬分析防振錘和間隔棒的防震性能。此款防振錘仿真特性計算APP 是基于IBE Simdroid平臺開發(fā)的用于計算防振錘對導(dǎo)線微風(fēng)振動防振效果的APP，用于輸電導(dǎo)線微風(fēng)振動的預(yù)防。此軟件開發(fā)過程中，除我司張靜華總工外，還得到了北京大學(xué)陳璞教授和中國電科院工程所王景朝總工的大量技術(shù)指導(dǎo)和幫助，在此表示誠摯的感謝！

1. 背景

大家都知道中國的兩張“名片”，一張是高鐵，一張是特高壓。我們常常會在高速公路邊見到一個接一個的特高壓輸電桿，其中很多輸電桿塔附近的導(dǎo)線上會裝有防振錘。

輸電線路一般都建在廣袤的野外，從一個城市連接到另一個城市。在自然界中，風(fēng)是幾乎每時每刻都存在的。當(dāng)風(fēng)吹過導(dǎo)線，就會經(jīng)常產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象，會導(dǎo)致輸電導(dǎo)線出現(xiàn)斷股和斷線，給電網(wǎng)的安全運行帶來巨大威脅。防振錘的作用是防止微風(fēng)振動對輸電導(dǎo)線產(chǎn)生危害。

2. 防震錘防震機理

防振錘是為了防止導(dǎo)線出現(xiàn)微風(fēng)振動而安裝，起到質(zhì)量調(diào)諧阻尼器的作用。

圖中數(shù)字標(biāo)注的部分分別為：1-鋼絞線，2-錘頭（一般是鋼材），3-中間固定線夾，4-輸電導(dǎo)線。1-3部分共同組成一個完整的防振錘。

防振錘安裝在導(dǎo)線上之后，兩個錘頭隨著導(dǎo)線的振動而振動，使鋼絞線股間相對滑移從而產(chǎn)生摩擦阻尼力。

防振錘就是利用鋼絞線股間摩擦產(chǎn)生的阻尼力來消耗導(dǎo)線系統(tǒng)的振動能量的。錘頭的振動包括自身回轉(zhuǎn)和上下擺動兩種形式的運動。防振錘在諧振頻率附近振動時耗散的能量最大。

防振錘多安裝于兩端懸掛點附近，因為懸掛點動彎應(yīng)變最大，又是所有振動半波的節(jié)點?？拷鼞覓禳c安裝，不僅能夠準(zhǔn)確估計各半波的位置，照顧對各波的防振，也能直接抑制懸掛點的振動。

3. 本軟件四大模塊

本軟件就是一款計算防振錘自身性能、評估導(dǎo)線-防振錘耦合系統(tǒng)防振效果的工具，它具有以下四大模塊的功能。

（1）防振錘的功率特性計算

采用歐拉-伯努利梁假設(shè)，基于自由振動運動微分方程，求解防振錘的頻率特性。 基于頻率特性，使用諧響應(yīng)模態(tài)疊加法求解線夾簡諧振動時防振錘的消耗功率，得到防振錘的功率特性曲線。 用戶輸入防振錘的設(shè)計參數(shù)：類型（單邊、雙邊）、防振錘長度、質(zhì)心位置、錘頭質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量、材料屬性等，APP即可計算出防振錘的功率特性曲線。 計算出的防振錘功率特性曲線可以用于防振錘-導(dǎo)線耦合系統(tǒng)仿真計算，評估防振方案的效果。

（2）導(dǎo)線頻響分析

采用能量平衡方法計算導(dǎo)線在沒有安裝防振錘時對微風(fēng)振動的響應(yīng)。用戶在APP中輸入導(dǎo)線的檔距、截面積、直徑等相關(guān)參數(shù)，APP即可計算出導(dǎo)線的頻響曲線。 導(dǎo)線頻響計算完畢后，會輸出導(dǎo)線懸垂線夾出口處的動彎曲線。

一般情況下，當(dāng)導(dǎo)線跨距較大時，如果未安裝防振錘，導(dǎo)線動彎經(jīng)常會超出標(biāo)準(zhǔn)的許用值。

（3）防振錘布置計算

防振錘布置方式的計算是基于電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基于防振錘效果最大化的原則，根據(jù)導(dǎo)線參數(shù)，計算出防振錘的安裝位置。

（4）防振錘-導(dǎo)線耦合系統(tǒng)分析

耦合系統(tǒng)分析是指采用能量平衡方法求解耦合系統(tǒng)在微風(fēng)激勵條件下的動力響應(yīng)，并將導(dǎo)線動彎-頻率曲線作為計算結(jié)果輸出，該曲線是判斷導(dǎo)線-防振錘體系是否可靠的依據(jù)。 用戶在APP中輸入風(fēng)參數(shù)、導(dǎo)線參數(shù)、防振錘參數(shù)和布置方案，APP即可計算出在安裝防振錘狀態(tài)下導(dǎo)線的動彎曲線。 正確安裝防振錘后，導(dǎo)線的動彎會急劇降低。