阅读说明：本技术 带体外环形液体阻尼器的独立式避雷针 (Independent lightning rod with external ring-shaped liquid damper ) 是由 华坤 彭益成 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带体外环形液体阻尼器的独立式避雷针,包括圆管针体结构、至少一个体外环形液体阻尼器和若干个连接板,所述圆管针体结构的外部设置所述体外环形液体阻尼器；本发明能够显著改善独立式避雷针在风力作用下的动力响应,减小针体结构在各级风速下的共振,且构造简单、不增加过多的制造费用；随着独立式避雷针使用年限的增加,当其自身的振动频率改变时,可打开环形盖板调整调频液体的量,使用阶段的维护方便易操作。(The invention discloses an independent lightning rod with an external annular liquid damper, which comprises a circular tube needle body structure, at least one external annular liquid damper and a plurality of connecting plates, wherein the external annular liquid damper is arranged outside the circular tube needle body structure; the invention can obviously improve the dynamic response of the independent lightning rod under the action of wind power, reduce the resonance of the needle body structure under all levels of wind speeds, has simple structure and does not increase excessive manufacturing cost; with the increase of the service life of the independent lightning rod, when the vibration frequency of the independent lightning rod is changed, the annular cover plate can be opened to adjust the amount of the frequency-modulated liquid, and the maintenance in the use stage is convenient and easy to operate.)

带体外环形液体阻尼器的独立式避雷针

技术领域

本发明涉及电力行业变电结构技术领域，尤其涉及一种带体外环形液体阻尼器的独立式避雷针。

背景技术

在变电站工程中，为了防止电气设备及装置直接遭受雷击，通常采用装设避雷针的方式将雷电流导入大地。其中，独立式避雷针在各电压等级变电站中得到了广泛应用，结构主体一般由几段圆钢管通过法兰盘连接而成，总高常在20m以上，属于细长高耸结构。由于独立式避雷针的长细比较大，整体刚度较小，在脉动风的作用下容易发生顺风向的风致振动；同时，因其断面为圆形，在低风速下也容易发生横风向的涡激振动。在顺、横向风致作用下，一方面，独立式避雷针的变形往往较大，顶部位移容易超限；另一方面，避雷针遭受往复交变荷载，连接法兰处的焊缝和螺栓容易发生低应力状态下的高周疲劳破坏，微观裂纹一旦发展，可能导致整个避雷针的突然断裂，引起不必要的人员伤亡和经济损失。

对于高耸的独立式避雷针，风力作用下的减振控制一直是工程设计中的关键问题。目前的工程实践中，一般通过增大截面法或设置拉索来减小针体的振动。然而，增大截面法对控制风致振动的效率很低，往往需要提高相当的用钢量才能达到规范的控制标准；设置拉索则需要较大的开阔场地，在部分变电站工程中也不具备用地条件。

通过计算表明，在独立式避雷针上设置液体阻尼器可以显著改善其在风力作用下的动力响应，减小针体结构在各级风速下的共振。而利用独立式避雷针自身的圆管结构，通过构造在避雷针外部形成液体阻尼器，既达到了减振目的，也实现了针体结构与阻尼器元件的一体化，形成了一种自带体外环形液体阻尼器的独立式避雷针，方式简单高效，在电力行业中具有实际的工程意义和较大的应用前景。

本技术领域的技术人员致力于解决上述技术缺陷。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于解决独立式避雷针结构在风力作用下振动、各级风速下共振的问题。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种带体外环形液体阻尼器的独立式避雷针，包括圆管针体结构、至少一个体外环形液体阻尼器和若干个连接板，所述圆管针体结构的外部设置所述体外环形液体阻尼器；所述体外液体阻尼器包括环形底板、外侧壁、内侧壁、调频液体以及环形上盖板；所述环形底板连接在所述连接板上，所述环形底板上连接所述外侧壁和所述内侧壁，所述调频液体置于所述外侧壁和所述内侧壁之间，所述环形上盖板设置在所述外侧壁和所述内侧壁的上方。

优选的，所述体外液体阻尼器通过连接板与圆管针体结构主体连接。

优选的，所述调频液体为水或甘油溶液。

本发明的有益效果：

本发明由于上述结构设计，能够显著改善独立式避雷针在风力作用下的动力响应，减小针体结构在各级风速下的共振，且构造简单、不增加过多的制造费用；随着独立式避雷针使用年限的增加，当其自身的振动频率改变时，可打开环形盖板调整调频液体的量，使用阶段的维护方便易操作。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明中体外环形液体阻尼器的结构示意图。

图中：1圆管针体结构、2体外环形液体阻尼器、21环形底板、22外侧壁、23内侧壁、24调频液体、25环形上盖板、3连接板。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例：

如图1-图2所示，一种带体外环形液体阻尼器的独立式避雷针，包括圆管针体结构1、至少一个体外环形液体阻尼器2和若干个连接板3，圆管针体结构1的外部设置体外环形液体阻尼器2。

具体的，体外液体阻尼器2通过连接板3与圆管针体结构1主体连接。

具体的，体外液体阻尼器2包括环形底板21、外侧壁22、内侧壁23、调频液体24以及环形上盖板25。

具体的，环形底板21连接在连接板3上，环形底板21上连接外侧壁22和内侧壁23，调频液体24置于外侧壁22和内侧壁23之间，环形上盖板25设置在外侧壁22和内侧壁23的上方。

调频液体24为容重较大的水或甘油溶液，或其他能够高效形成液体阻尼以控制风振的液体。一个具体的例子是，水的容重为1克/立方厘米，或者甘油的容重为1.26克/立方厘米。

具体的，为了利用独立式避雷针自身的结构构造出体外液体阻尼器2，可在对应避雷针各阶模态变形点的高度处分别设置供调频液体24存放的由环形底板21、外侧壁22、内侧壁23以及环形上盖板25组成的环形箱体；具体来说，在圆管针体结构1外部设置若干连接板3，连接板3上放置环形底板21，在内侧壁和外侧壁间注入调频液体，注入完成后，盖上环形盖板25形成封闭箱体。

具体的，为了提供有效的结构阻尼，同时考虑经济性及后期的维护补充，调频液体可采用水或甘油溶液等。

具体的，值得说明的是，对于某一独立式避雷针，可在对应结构各阶振动模态的高度处分别设置体外液体阻尼器2(例如，第一阶模态对应圆管针体结构1顶部的位置)。至于设置多少的体外液体阻尼器2，以及需在每个体外液体阻尼器2中注入多少的调频液体24，则需要根据结构动力学计算分析确定。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。