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电涡流阻尼器:电力高耸结构振动控制的新力军_国内频
发布日期:2020-08-13 05:22   来源:未知   阅读:

原标题:电涡流阻尼器:电力高耸结构振动控制的新力军

2020年7月28日,中国电力科学研究院有限公司在新疆阿克苏地区220kV变电站成功安装电涡流阻尼器,提升了变电站避雷针抗风振能力,保障了变电设备的安全稳定运行。电力高耸结构首次应用电涡流阻尼振动控制技术,此次安装的电涡流阻尼器由中国电力科学研究院研发,在2019年国资委主办的第三届中央企业熠星创新创意大赛上荣获三等奖。

电网系统在强震、大风和冰雪天气等灾害环境下,可能会出现损伤,甚至破坏。比如输电塔就极易发生振动引起螺栓松动或疲劳损伤,有可能引发整体倒塌破坏导致输电线路瘫痪。2008年我国南方冰雪灾害导致110kV以上线路倒塔8709基,断线2.7万余条,其中很大一部分倒塔是因为导线断裂瞬间的冲击载荷所致。同年,汶川地震时,变电站破坏比例很高,四川、甘肃、陕西、重庆4个省级电网累计停运35kV以上变电站245座,10kV以上输电线路3322条。2013年,雅安芦山地震时,宝兴、芦山、天全三县的电力网一度全部中断,受灾地区500kV雅安变电站、220kV黄岗变电站、220kV天全变电站、110kV沙坪变电站都发生了不可修复的破坏。所以,在电力工程建设中,必须关注影响电力设备安全运行的振动问题,尤其要对电力高耸结构的振动加以控制。

我国建设的特高压输电线路具有跨距大、分裂导线多等特点。输电塔平均高度在100m以上,横担的伸臂在50m以上,塔身上小下大,主要荷载集中在塔的上部,塔顶振幅最大。此外,变电站避雷针通常采用独立钢管的结构型式,由几根钢管套接而成,易发生风振疲劳破坏。我国新疆、甘肃等地区就多次发生避雷针风振断裂倒塌事故。中国电科院针对电力高耸结构的振动特性,研发出适用于控制输电塔和钢管避雷针振动的电涡流阻尼器。电涡流阻尼技术最初是应用在重载汽车和商用客车上,随后在高速列车上也使用了该类阻尼器。目前,在基建工程中电涡流阻尼技术也得到了应用。如上海中心大厦安装了目前世界上最大的电涡流阻尼器,也被称为“定楼神器”、“上海慧眼”,可以大幅减缓高楼层的晃动。中国电科院研发的电涡流阻尼器作为一种新型振动控制装置,其优越性主要来自于电涡流阻尼元件。与传统阻尼器相比,具有诸多优点。电涡流阻尼元件基本不需要任何后期维护,耐久性好、环境适应性强。阻尼器内无流体,无需密封件,不会出现漏液的情况,阻尼参数也不受温度等环境因素的影响。

电涡流阻尼器由电涡流阻尼元件提供阻尼,电涡流阻尼元件通常由永磁铁和铜板构成。当振动发生时,铜板和永磁铁会发生相对运动,铜板切割永磁铁的磁力线会产生一个阻碍两者相对运动的力,也就是阻尼力,同时在铜板内产生电涡流。由于铜板的电阻不为零,根据欧姆定律,电涡流在铜板内发热耗散能量,将结构振动机械能量最终转换为热能消耗掉。总的来说,电涡流阻尼器是根据电磁感应定律把物体运动的机械能转化为铜板中的电能,然后通过铜板的电阻效应耗散系统的振动能量。这就好比电涡流阻尼器既是一个“发电机”,又是一个“电热丝”。振动就像水电站里的水流一样,作用到“发电机”促使其发电,产生的电流使“电热丝”发热,产生热量。这样就完成了“机械能?电能?热能”的转化,最终把振动的能量消耗掉。

钢管避雷针用电涡流阻尼器实物

电涡流阻尼器安装于钢管避雷针顶端



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