（温州电力设计有限公司 325000）
引言：
在我国中部地区，时常由于输电线路舞动导致断线和倒塔等危害，严重阻碍了电力系统的安全运行，目前导线的舞动研究的主要方向是通过利用导线相间间隔棒来抑制舞动现象的产生。
本文中，提出了一种新式的防舞装置——油气阻尼防舞器，通过吸收导线舞动能量来起到抑制舞动的作用。
油气阻尼防舞器结构
油气阻尼防舞器的核心构建为油气弹簧，共分为外部套筒，内部杆筒和外缸筒三部分。
图1 油气阻尼防舞器构造图
图2 油气阻尼防舞器示意图
外部套筒的材料采用中强度合金，阻风，防雨，防腐蚀，用于保护内部杆筒和活塞不受外界因素干扰，外部套筒上部有挂孔，便于与金具连接，外部套筒的底部上有四个圆弧形的孔，便于外缸筒上的立柱穿过。
内部杆筒上有充气阀与充油阀，作为储气囊与储油筒中的气体与液压油的充入和释放的通道。活塞表层与内部杆筒壁紧密连接处，需要保证气密性与油密性，摩擦系数保持在0.3~0.35范围内。
外缸筒由底部球头和连接立柱组成。连接立柱呈圆弧形，穿过底部细孔后，以焊接的方式与内部杆筒保持紧密连接。
2油气阻尼防舞器工作原理
导线舞动所产生的动荷载会引起挂板在缸筒内的上下运动。导线向下冲击时，挂板压缩，气体受到压缩，存储能量；导线向上波动时，挂板受到的压力减小，氮气膨胀，释放能量。挂板上下运动时，环形空间的容积在变化，压缩时容积减小，油排往活塞下部，回弹时油回流到环形空间。油的排出和补充都通过挂板上的小孔进行，小孔的尺寸控制着油回流速度，起到一定的阻尼作用，此阻尼作业会在消耗一定能量的同时减少对导线冲击。挂板回弹时，挂板上的4个小孔需关闭2个，延缓回弹，使油气阻尼防舞器的特性变为非对称性，减小了导线舞动时导线的振动角，避免了导线迅速疲劳断股。
图3 油气阻尼防舞器原理图
3油气阻尼防舞器数学模型
牛顿内摩擦公式：
在油气阻尼防舞器当中，假定流场的速度成不均匀分布，此时各流体层之间会存在相对运动。因为分子的不规则运动，快层中的分子向慢层中运动时，多余的动量就转移了慢层中的分子，形成向前的切向拖力，提高慢层分子移动速度。反之，慢层中的分子向快层中运动时，经过动量交换快层分子运动速度减小，形成一个切向阻力。所以，由于流体中的动量交换产生了内摩擦力或粘性阻力，因为流体层之间的互相运动，在两层之间形成了内摩擦力以阻碍其相对运动。
为了确定内摩擦力，1686年，牛顿经过反复实验，总结出了“牛顿内摩擦定律”，通过实验测出粘性阻力即内摩擦力大小与各个参数之间存在如下关系：
由上图可见，油气弹簧储气囊内气体的刚度随着导线舞动频率的增加而减小，表现出一定的非线性特性。
油气弹簧阻尼特性[6]
当导线舞动时，储气囊和储油筒之间的导管由于压力差的作用，使油液往复地流过节流孔，消耗振动动能量，这一过程就形成了油气弹簧的阻尼特性。该油气弹簧的阻尼效果来源于三个方面：
（1）油气弹簧节流孔引起的阻尼，此为主要阻尼；
（2）活塞与液压缸之间的摩擦力；
（3）储气囊在活塞的出口处局部压力损失及管路沿程压力损失引起的阻尼。
图5 阻尼力与速度曲线
节流孔流量特性
为了进一步分析节流孔在一定速度时产生的阻尼力，分析节流孔进出口处的油液流量与压力差的变化关系Δp=f（Q），即节流孔的流量特性。图6所示为节流孔流量特性曲线。由图可见，在拉伸行程，单向阀关闭，蓄能器中的油液通过常通孔流到液压缸，节流孔两端产生较大的压力变化；在压缩行程，单向阀开启，等效通流面积增大，相同速度时增加了由液压缸流入到蓄能器中油液的流量，使节流孔两端产生较小的压力变化。
图6 节流孔流量特性曲线
4结论
采用油气阻尼防舞器作为导线主要防舞措施，将阻尼器安装在塔身与绝缘子衔接部分，并从油气阻尼防舞器三维结构、数学模型、有限元分析等角度，论证阻尼器的可行性。
今后，可以考虑利用油气阻尼防舞器体积小的特点，在不改变其结构的情况下，改变充油量和充气压力，可改变弹性用于不同线路的直线塔绝缘子、耐张塔绝缘子及相间间隔棒上。
论文作者:徐励,季克朗,张志军,池超凡
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：阻尼论文; 油气论文; 导线论文; 摩擦力论文; 特性论文; 压力论文; 弹簧论文; 《电力设备》2017年第30期论文;