形状记忆合金相间间隔棒减振性能研究

摘要：把具有耗能能力、自动复位能力的形状记忆合金丝和安装在紧凑型输电线路上的相间间隔棒相结合，设计并制作了一种能够抑制微风振动的新型相间间隔棒。介绍了这种相间间隔棒的整体构造设计、阻尼器设计、工作原理。设计了真实导线在实验室中的微风振动试验，实验研究了该相间间隔棒在不同的振幅、频率下的减振效果。对导线稳定后振幅和应变的结果采集和分析，结果表明，改新型相间间隔棒和普通间隔棒相比，具有很好的减振效果。

关键词：相间间隔棒；微风振动；形状记忆合金丝；振幅；应变

中图分类号：TG139.6 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）024-000-01

高压输电线路是能源输送的血脉，在野外工况下受风载荷的影响，导线常常处在振动状态，不仅会导致铝线表面损伤，增加电晕放点造成功率损失，严重时还会导致导线段故事故，导致金具过早损坏，造成重大的经济损失[1]。在我国输电线路上，安装间隔棒是分裂导线抑振的一种重要方法。但是单纯安装间隔棒对抑制导线的微风振动效果有限，因此本文提出了一种新型的相间间隔棒，并验证此间隔棒的减振效果。

一、形状记忆合金相间间隔棒构造及减振原理

形状记忆合金相间间隔棒是安装在紧凑型线路相与相之间的圆截面细长杆件，在线路中除了起相间绝缘间隔与支承连接的作用，还会起到一定的抑制微风振动的作用。此新型相间间隔棒在原有普通相间间隔棒的基础上安装阻尼器和重球，阻尼器的阻尼材料选择形状记忆合金丝，导线在风的作用下会产生微风振动。当导线上下振动时，会带动间隔棒上下振动，因此通过惯性，重球也会随之振动， 从而使合金丝出现反复的拉伸， 借助合金丝的超弹恢复力， 在反复的拉伸和恢复过程中消耗了能量， 实现对导线的减振目的[2]。

二、实验室试验

（一）实验概况及设备选择

本试验装置是用来模拟真实导线在试验档距中的微风振动。实验室安装两台50T MTS大型实验作动器，给导线施加数值固定的拉力。导线型号为LGJ400/35，导线直径为26.82 mm。在导线的2/3处安装相间间隔棒，用用数据采集仪采集导线施加震动后的应变、振幅[5]。数据采集仪选择INV3063S网络分布式数据采集仪，在距离导线端部9米的导线上安装加速度传感器，在距离间隔棒89mm处粘贴应变片，当振动稳定后，同时采集导线振动的加速度和导线动弯应变，通过软件对加速度二次积分，即可得到导线的振幅。形状记忆合金丝选择直径为0.5mm和0.3mm的镍钛含量各占50%合金丝。重球选用直径为90mm的钢球。选用1-3m/s的风速，振动频率经计算得出1m/s风速激振频率为8Hz，3m/s风速激振频率为15Hz，3m/s风速激振频率为22Hz。振动器的振幅分别为1-5mm，共5级。

（二）实验数据采集及分析

时间为30秒，采集激振器频率为8、15、22Hz，激振器振幅为1-5mm时、在地20-30秒的时间内最大动弯应变和振动振幅的增加速度，通过对加速度的二次积分，求出导线的最大位移差，即为导线振幅。实验采集的具体数据如下。

根据形状记忆合金相间间隔棒和普通相间间隔棒数据做对比，3mm合金丝、90mm重球间隔棒的振幅降低12.6%-33.3%，应变降低17.3%-35.4%。5mm合金丝、90mm重球间隔棒的振幅降低12.8%-22.8%，应变降低13.3%-22.9%。

三、结论

1.新型形状记忆合金相间间隔棒和普通相间间隔棒相比，具有较好的抑制微风振动性能。

2.在1-3米/秒的平均风速下，直径3mm合金丝、90mm重球的形状记忆合金相间间隔棒减振效果最好。

参考文献：

[1]劳海军.架空输电导线的表面接触与磨损机理研究[D].三峡大学，2009.

[2]孔德怡，李黎等.安装间隔棒的双分裂导线微风振动分析[J].振动与冲击：2010，Vol.29（1）：139-141.

[3]李宏男，钱辉.一种新型SMA阻尼器的试验和数值模拟研究[J].振动工程学报，2008，Vol.21（2）.179-184.

[4]邵天晓.架空送电线路的电线力学计算[M].北京：中国电力出版社，2003：312-313.

[5]刘胜春，王景朝，吴键生等.500KV大跨越丝分裂导线及地线仿真实验研究[J].振动、测试与诊断，2007，27（4）：321-336.

作者简介：于海涛（1985-），男，吉林市人，吉林化工学院经济管理学院助教，硕士研究生，研究方向：输电方向。