HK1201995B - 用於四导体线束的阻尼间隔棒 - Google Patents

Description

用于四导体线束的阻尼间隔棒

技术领域

本发明涉及一种用于高架传输线的电力线束导体的间隔棒，具体涉及一种用于四电缆线束的间隔棒。

背景技术

已知，高架电力线代表一种目前为止使用最广泛的远程动力线。其包括在支撑极之间延伸的多个导体。通常地，尤其是对高压远程动力线而言，每个线导体由电缆线束或基本导体线束组成，因为该线束能够增加可传输的动力，对泄漏和电磁干扰场进行限制。最常使用的线束由两个、三个或者四个基本电缆组成。

明显地，单独线束导体必须与其他线束导体保持正确的距离，优选地在从一个支撑极到另一个支撑极之间的整个跨度上。为了该目的，已知的是借助依据构成线束的导体数目以不同的方式构造的间隔棒。在本说明书中，将会对用于四电缆线束的间隔棒进行论述，即，适于维持属于同一导体线束的四个电缆之间的位置一致性的间隔棒。

在静止条件下，位于该跨度(在200米和1000米长度之间变化)的长度上的少数间隔棒理论上足够将电缆保持在正确的相互之间的距离，以限定出一系列的宽子跨度。但是，高架传输线暴露在多变的大气条件中，该多变的大气条件能够改变高架传输线的状态并带来外部干扰作用力：典型地，风会对高架传输线有明显的作用，影响其动态性能。

风的作用引起高架传输线上三种类型的振动/震动。由于旋流分离造成的风激振动，通常情况下表现出高频率和低振幅。另一种振动模态是被称作“驰振”的模态，具有低频率和高振幅的该模态源自相同的跨度(即，在两个支撑极之间)并且导致电缆线束在竖直平面内振动。驰振发生在非常特定的环境条件下(典型地，当在电缆周围有冰沉积时)。最后存在子跨度振动，该子跨度振动表现在由间隔棒相互分开的单独子跨度内并且由迎风电缆和背风电缆之间的气动作用(尾流效应)造成。

在下文中会对子跨度振动进行本质上的论述。这一现象证明在四电缆线束中尤为明显，其中存在具有产生严重尾流效应的一对迎风电缆和一对背风电缆的典型情况。这些还被称作“子跨度”振动的振动可导致线束子导体之间的碰撞，在导体上以及阻尼间隔棒夹紧装置处有显著压力并具有可能导致的电缆击穿。

目前为止，在现有技术中提出的所有四电缆阻尼间隔棒均提供了中心四边形框架，在该中心四边形框架的顶点处布置紧固装置，该紧固装置由各自的小臂进行支撑，导电线束的电缆张紧在该紧固装置的端部。通常该结构是对称的，以将四个电缆充分地相互分离地维持在四边形的顶点处，并具备均匀分布的静态负载。

为了应对子跨度振动，随着时间的推移已经提出了不同的装置。

传统地，电缆紧固臂通过减振铰链安装在四边形框架上，该减振铰链已经为振动/震动带来减振效果。例如，这种类型的阻尼间隔棒已在专利文件EP0244624、US4554403和US4188502中进行描述。

本文所附的图1以正视图示出了现有技术中的阻尼间隔棒。可以注意到的是，阻尼间隔棒由四边形框架组成，在该四边形框架的顶点处铰接四个相同的臂2a、2b、2c、2d，在该臂2a、2b、2c、2d的远端通过已知类型的夹具紧固导电电缆(未示出)。将框架1约束到臂2a、2b、2c、2d的每个铰链3a、3b、3c、3d具有适于将夹具支撑在预期位置并缓冲任意振动的配置。具体地，在图1中可以注意到的是，对夹具进行支撑以使电缆几乎与铰链3a、3b、3c、3d的旋转中心在相同高度上(即，电缆的紧固点和铰链的旋转轴在一条大体水平线上)。这个设计被认为是这个领域中最适宜的，因为除了产生对称压力负载外，该设计还允许最好地应对风激振动。实际上，所述风激振动典型地在竖直面(与图1中的y轴一致)内触发，因此有用的是找到由臂2a、2b、2c、2d相对于铰链3a、3b、3c、3d的旋转轴限定出的良好的杠杆臂，以使阻尼系统适当地运行。图2示出了几何图，图1中的阻尼间隔棒由该几何图进行图式化以用于数值动态模拟。可以发现，该臂近乎水平的姿态和将电缆尽可能远地彼此间隔开的需求使得该中心框架为大体矩形且具有显著尺寸(该中心框架的高度几乎与电缆之间的竖直距离相同)。

为了减少子跨度的延伸并因此提高线束对气动力的性能，另一个有效的措施当然是增加传输线上阻尼间隔棒的数目。当导电线束特别轻并且天气条件特别恶劣(高温、电缆上减小的拉力和频繁且剧烈的风)时，子跨度振动是主要的问题并且可能必需将子跨度缩短到大约40-45米。可以猜到的是，这是特别不期望的，因为它会影响到材料成本以及安装和维护的成本。

可选地或另外地，建议其适用于设置有平衡物的适合子跨度线的阻尼装置，该阻尼装置尤其对扭转正则模态起作用。但是，这个解决方法也影响成本。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种创新性的阻尼间隔棒，该阻尼间隔棒解决了上述问题，即，在不强行减少子跨度延伸的情况下，尽可能地减少子跨度振动。

这个目的通过实质上在本文所附的权利要求1中限定出的装置实现。从属权利要求描述了本发明的优选特征。

具体地，根据本发明第一方面，提供了一种用于高架动力传输线的四电缆线束的阻尼间隔棒，包括框架，从该框架处伸出四个小支撑臂，在该支撑臂的远端设置用于紧固电力电缆的夹具，所述小臂通过各自的铰链约束到框架，其中所述阻尼间隔棒构造成使其竖直模态固有频率高于其相应的水平模态固有频率。

根据又一方面，提供了一种阻尼间隔棒，其中小臂具有基准轴，该基准轴将各自电缆的紧固点与各自铰链的旋转中心连接，以与水平轴形成角度，所述角度中的两个相同并与其他两个不同。

根据另一方面，减振铰链位于四边形框架的顶点处，该四边形框架具有至少一个相对于水平线倾斜的边。并且，根据本发明最后一个方面，四边形框架具有非正交的相邻边。

附图说明

本发明进一步的特征和优点会从下面对纯粹通过非限制性例子给出并且在附图中进行说明的优选实施例的详细描述中变得更加明显，其中：

图1和图2和已经描述的一样分别表示现有技术中的四电缆线束阻尼间隔棒的正视图和示意图；

图3是根据本发明的阻尼间隔棒的一个实施例的正视图；

图4表示几何图，通过该几何图对图3所示的阻尼间隔棒进行图式化以用于数字动态模拟的目的。

具体实施方式

发明人从该考虑出发，尽管目前为止风激振动是四电缆线束(其中子跨度振动的现象也是同等重要)上最常见的，有利的是从整合的方法中走出来并且尝试确定折中的解决方案，放弃针对风激振动的部分效用。

从这种方法出发，发明人能够认识到子跨度振动与受到气动力(颤振)的机械结构在两个自由度上的不稳定性现象有关。具体地，不稳定性由子跨度水平振动固有模态和竖直子跨度振动固有模态(可能源自整个跨度的扭转模态)之间的耦合造成。

两个固有模态的频率结构上是不同的。具体地，通过对称四电缆线束阻尼间隔棒的已知配置和利用方向相同的臂(和图1和2的解决方案中的一样)，竖直模态的频率低于水平模态的频率。

已经认识到的是由气动尾流效应造成的迎风导体对背风导体的非保守力场(典型地在水平面内)逐步地改变竖直模态的频率，提高该频率并且使其与相应的水平模态的频率相同。当一对模态的频率相匹配时，随着两个线束电缆的椭圆运动，典型的不稳定形式开始产生(颤振)，该椭圆运动扩展到使电缆相互碰撞或者甚至击穿的极限环。

根据本发明，通过对对称结构的整合方法舍弃，提供了一种具备如此配置的阻尼间隔棒以使其竖直模态频率高于相应水平模态的频率，尽管只高出一个小量。在该情况下，气动力的影响趋于进一步远离该频率，因此避免两个模态通过耦合引起子跨度振动。

图3示出了遵循上面阐明的创造性原理的四电缆线束阻尼间隔棒的一个可能的实施例。

其以本身已知的方式包括设置有四个外周支撑臂20a、20b、20c、20d的框架10，该四个外周支撑臂20a、20b、20c、20d在其远端支承用于四个相应导电电缆(未示出)的张紧夹具。支撑臂20a、20b、20c、20d通过减振铰链30a、30b、30c、30d约束到框架10。

根据本发明，阻尼间隔棒不再以对称的方式构造，尽管电缆仍然保持在具有水平和竖直边的理想矩形四边形的四个顶点处。具体地，四个铰链30a、30b、30c、30d位于四边形的四个顶点处，该四边形具有至少一个相对于水平线倾斜的边(图3)，也可以具有非正交的相邻边，例如平行四边形(图4)。

此外，支撑臂20a、20b、20c、20d具有基准轴(即，将电缆紧固点与各自的铰链30a、30b、30c、30d的旋转轴相连的轴)，该基准轴相对于水平轴具有不同的角度。图4示出了一种情况，其中支撑臂的基准轴相对于水平线具有倾角，该倾角成对相同，即两个相对的臂相对于水平线限定出角α₁，而另两个相对的臂限定出不同于α₁的基准角α₂。这些角在35度和65度之间变化，优选地α₁在30度和40度之间变化，而α₂在60度和70度之间变化。

通过这个配置，相对于典型的振动获得了阻尼间隔棒的优越平均性能。事实上，其产生与相应竖直固有模态的频率相比较低的水平固有模态频率，因此以风激振动的轻微恶化为代价，强烈地抑制了子跨度振动的发展，但是该代价仍保持在可接受的限制内。

根据本发明的阻尼间隔棒的优越性能已经通过数值模拟在理论水平上进行了证明。已经发现的是，根据本发明的阻尼间隔棒在未对相对于风振动来说的性能产生显著的重大恶化影响的情况下，允许在严苛的环境条件下对子跨度的长度进行显著延伸，直至60米。

根据本发明的构造除了其他事情之外，还允许限定出与现有技术相比较小尺寸的中心框架，以进一步减少相对成本。

但是，可以理解的是本发明不会限制于上面所描述和说明的构造，该构造只表示本发明范围的非限制性例子，而在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可实现的大量变型是可能的。

Claims (4)

1.用于高架动力传输线的四电缆线束的阻尼间隔棒，包括一体四边形框架(10)，四个支撑臂(20a、20b、20c、20d)从所述一体四边形框架(10)处伸出，在所述支撑臂(20a、20b、20c、20d)的远端设置用于紧固电力电缆的夹具，所述臂(20a、20b、20c、20d)通过各自的减振铰链(30a、30b、30c、30d)约束到所述框架(10)，其中所述阻尼间隔棒具有高于其相应的水平固有模态频率的竖直固有模态频率。

2.如权利要求1所要求的阻尼间隔棒，其中所述臂(20a、20b、20c、20d)具有基准轴，所述基准轴将各自电缆的紧固点与各自铰链(30a、30b、30c、30d)的旋转中心连接，以与水平轴形成角度(α₁，α₂)，所述角度(α₁，α₂)成对相同并且各对之间互不相同。

3.如权利要求1或2所要求的阻尼间隔棒，其中所述减振铰链位于所述一体四边形框架(10)的顶点处，所述一体四边形框架(10)具有至少一个相对于水平线倾斜的边。

4.如权利要求3所要求的阻尼间隔棒，其中所述四边形框架具有非正交的相邻边。