狗骨防震锤.doc

泰科狗骨型防震锤技术协议

狗骨防震锤，是高效能，多频共振，桥架式防震锤。通过如下国标试验：
防震锤功率特性试验 GB/T2336-2000<防震锤技术条件>
防震锤机械性能试验 GB/T2336-2000<防震锤技术条件>
可见电晕及无线电干扰电压试验 GB/T2317.2-2000<电力金具 电晕和无线电干扰试验>
防震锤震动疲劳性能试验 GB/T2336-2000<防震锤技术条件>

导体金具为特殊高强度凝合金材料，加上特殊的同心圆结构设计，不伤导线，不在需要铝包带或其他护线材料，可直接用于OPGW导线上。正确安装下，在全球40余年的使用过程中，从未发生过移动的现象。

桥架采用19股特殊合金导线，具有高阻尼特性，不变形，高弹性，高摩擦力。

锤头为镀锌狗骨型，互成45度角的对称斜度设计，增加震动时形成的扭矩，可有效的吸收不同频率的振动，把微风振动所带来的能量转换成为导线的摩擦热而散失到空气中。特殊的结构设计彻底解决水及冰雪的沉积疑虑，而提高防震效率和延长使用寿命。

所有部件均为特殊耐腐蚀材料配方，在各种自然环境下均不会腐蚀，可满足长期使用要求。

防震锤大曲率半径设计，无电晕放电现象，有效减少输电线路损耗，可使用于500kV典雅等级线路。

19股特殊绞线的末端散开于狗骨型锤体内，形成倒挂钩刺状，锤头永不脱落。

出厂产品必须经过如下测试：
1， 耐震波率（standing Wave Ratio Efficiency）
依据标准：AS1154-Part 1 Clause 8.2.2

2， 机械阻抗（Mechanical Impedance Test）
依据标准：AS1154 Part1 Clause 8.2.3

3， 疲劳试验（Fatigue Testing）
依据标准：AS1154 Part1 Clause 8.2.4

4， 重量拔出试验（Weight Pull-Off Test）
依据标准：AS1154 Part1 Clause 8.2.5

微 风 振 动 控 制

1. 微风振动
架空导体之振动乃因风而引起，故称风振动控制。振动为微风所引起，由流经导体之风所造成之漩涡而引起。当风速增加时则经由导体而导至漩涡之发散，一漩涡皆由导体所造成，则另一漩涡从反向如往複式作用产生。如下图

图一 图二

漩涡之型式与频率和风速与往複之直径相关并参照参数 Strouhal 数；
参数 Strouhal 数 ( S ) = 185 单位如下，漩涡之频率形成由下列式子得出
f = ( S ‧ v ) / d f = 频率，v = 风速 ( m / sec )，d = 直径 ( mm )
由于漩涡从导体之二侧交互形成，形成导线二侧之非对称流体，如此、造成交替栅栏之往複运动。
具规则性之漩涡形成之风速范围 0.5 ~ 6.7 m / sec，故较大直径之导体振动频率为3 – 40 Hz而较小导体之频率为 7 – 100 Hz 如架空地线。

2. 架空导体之振动
具张力导体与架空地线之振动作用，可由张力导线分析进行分析，如同各垮距之张力线之基本共振频率，及其它之谐振之不同频率等。
每一跨距之共振关系如下列式子，
f = n / I ‧√( T / m ) ； n = 谐振数，I = 垮距长度，√( T / m ) 振幅速度，
T = 张力 ( N )，m = 单位质量 ( Kg / m )
导体振动唯一连串往複之振幅且于垮距端末反射回来‧

图 2.1
共振频率之反射波与入射波式同时发生的，往複运行之节点与非节点模型及
产生，如图示；

共振频率的发生，仅一小力距即可产生巨大之振幅运动，由此可知，空气振
动产生于导体或地线时，共振频率及产生大振幅之振动。
从典型350 m 之垮距，共振频率产生于每 0.25 Hz，伴随之频率的发生率特高。
此外，一旦导体或地线之振动产生，空气漩涡之产生即锁定移动频率。
结果，空气振动将必定激发导体即架空地线之共振频率。

3. 振动损害
输电线路导体或地线之高振幅振动将对导线、绝缘子、固定金具、甚至横担或铁塔产生一疲劳损伤，若不定期检查，疲劳损伤将造成导体活其它附件之伤害，

图 3.1 振动损伤
输电线路上振动出现等级可由适当之设备测定接近固定处之振动弯曲振幅决定，振动之等级一般由下列建议程序决定，IEEE “ 标准导体振动测定 ” (Transactions of IEEE, Vol. PAS-85, No. 1, January 1966). 此标准之定义如下；
弯曲幅度：振幅运行全程或波峰对波峰之密尔位移，试验与固定悬挂方式及一固定点距固定悬挂处与导体间89 mm 。下表振幅结果，

导线张力：最大导体弯曲拉张力峰对峰值，以钢芯铝绞线而言，已无影响导
体寿命之最大容许弯曲振动幅度( 峰对峰值 ) 0.25 mm。

导体承受度：架空导体承受连续往複性弯曲振幅之疲劳性负荷，若施加越高之振动幅度，越重之疲劳性负载，则导体之寿命越短，此结果是可预见的。

判断曲线：是决定导体是否安全、稳固之标准，”安全、稳固乃指导体可维持
名义上使用30年”，此方法于CIGRE 导体承受度标准文件、(CSC22 - 1978 (WG04) - 01 - Recommendations for the Evaluation of the Lifetime of Transmission Conductors). 决定应力与週期曲线之描绘出来。

4. 防震锤
防振锤之设计为降低导线或地线之共振响应振幅，藉由吸收往複之振幅达到效果，为避免疲劳损坏，防震锤需有效地降低导体之振动幅度至可接受之范围内，(以钢芯铝绞线而言，已无影响导体寿命之最大容许弯曲振动幅度( 峰对峰值 ) 0.25 mm )。
跨距一端与防震锤，可由下图表示

振动能量于导线运行，有部分会被终端、防震锤或导体保护材料部分吸收。因线路上振动能量被终端组吸收，故入射能量大于反射能量 i.e. EI>ER。由此结论可知反射能量小于入射能量于线路终端部分，因主要能量皆为防震锤所吸收并排除掉。

图 5.1

因反射波振幅不同于入射波振幅，以致产生出不完整之振幅。

一较有效可评估防震锤功效之方式为 ” 抵抗振波比率 ( SWR ) ”，再次使用紧线模式，( SWR ) 式节点至非节点振幅之比率。
以 ( SWR ) 比率决定防震锤之需求。
振幅所携带能量之运行如下：

P = 动力、能量
T = 导线张力
Z = 2∑‧频率
Ya = 0 – 振幅峰值

能量可以转换为动力与增值与频率相关，所以动力与入射波及反射波之关係如下； PI = 1/2 √ ( TM ) Z2 A2
PR = 1/2 √ ( TM ) Z2 B2

所以动力于终端组吸收之关係如下；
PT = 1/2 √ ( TM ) Z2 ( A2 - B2 )
现在我们可以定义 ” 抵抗振波比率 ( SWR ) ” 如下：
( 非节点振幅 / 节点振幅 ) = Ya / Yn
防震锤之效用为SWR 之倒数，” 反抵抗振波比率( ISWR ) “。此能以百分比之型式表示防震锤之功效，

反抵抗振波比率 ( 功效 ) = ISWR = 1/ SWR = Ya / Yn = K

上述之式子： Yn = A – B ： Ya = A + B
所以 Ya ‧Yn = A2 – B2 = Y2a‧K

所以防震锤吸收动力：
Pd = 1/2 √ ( Tm ) Z2 ( A2 - B2 ) = 1/2 √ ( Tm ) Z2 Y2a‧K

理想之防震锤( K = 1 )，
Pd = 1/2 √ ( Tm ) Z2 Y2a

5. 就 SWR 试验防震锤功效之试验设备
Dulmiso - 道麦训 从1976年开始及保有自己之试验设备于Dulmison Wyong， 此跨矩乃依Bonneville Power Administration Vibration Daper Qualification Test Standard ( BPA specification ETF 60.25.2 March 1975. ) 所建造并符合AS 1154 及其它国际规范。
导线运动之测定可由移动式之加速器或雷射及设备。以全频率试验而言，通常取第三非节点及第三节点

6. 防震锤定型需求
澳大利亚及BPA 规范要求试验防震锤必须符合最小之应用效果。可接受之曲线如下，本图适用于不同型式之导体。
曲线乃依 23 mm 之导体；

SWR 测量结果如上表，防震锤必须符合上图之最低需求，( 所测出之曲线必须高于上图之曲线 )

7. 防震锤定位
防震锤隻位置必须定位于风所引起振动之最低接受应用效果之处，且必须确认防震锤不是定位于风所引起振幅之节点处附近，下图可将概念图型化；

防震锤跨距应用之数量可依能量平衡方式计算，并可参考 “ Estimation of Conductor Vibration “。

Dulmison – 道麦训公司亦针对防震锤之应用，从地形、导线张力、终端固定方式等资料作出数量及位置建议。
一般而言，振动之风会因为地形变化而降低对导体所引起之振动，即破坏峰之稳定平顺吹动，降低导线张力即可视为增加导线之防振功能，或利用具田性之固定材料一有同功能之处。
平坦开阔之地形、高导线张力加上螺栓式，无导线保护预绞丝之固定法最容易对导体引起损伤。
请注意，导线预绞丝并不具有防振功能，若只用导线预绞丝而省略防震锤，导线因振动所引起之损害依然存在。

导线预绞丝并不提供特殊之防振功能，只能提供于跨距终端金具固定处，较易产生弯曲处之保护功能，仅仅于螺栓固定处提供些许减震之功能。
如防护特性所示，建议导线预绞丝配合防震锤安装作抗磨损及抗弯曲保护应用。

8. 防震锤设计评估
第一个斯託克部里奇型防震锤于1926年被成功地设计出来，相当简单之设计，仅锤体连接于锤线上。很不幸，此种防震锤仅能应用于小范围之共震频率上。

斯託克部里奇型防震锤 1926年

于1957 年时，Monroe & Templin 设计一型含圆柱锤体之防震锤，此型防震锤给了第二次共震频率，且增加了工作频率范围，较上一型有效。

Monroe & Templin 1957 年

1979 年道麦训 Dulmison 介绍一型重新定义之第三共震频率，称狗骨型防震锤，如产品所示。

狗骨型防震锤 – 1979 年

此处所介绍之第三响应乃增加特殊防震锤之回应，如振动之第三响应式垂直于第一及第二模式，我们可以以联合模式介绍这些基本模式，以时质地增加工作频率来确认防震锤之功效。

经过若干年后，数种不同之防震锤被开发出来，如图示。某些较其他形式具有功效，而某些却使损害更加严重，Haro 型防震锤具有相当之功效，但由于配件较其他型式多，所以成本较高。若排除螺旋型防震锤适用于小线径外，Impact 型之防震锤已确认无法应用于输电线路上，

Haro Vibration Damper (1975)

Festoon (Bretelle) Damper Spiral Vibration Damper

Elgra Impact Damper Burndy Hyball Damper Torsional Damper