覆冰输电导线防舞措施探析

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1、覆冰输电导线防舞措施探析摘要：为了找出防止导线舞动的方法，笔者总结了导线舞动的机理，然后以导线的舞动机理为依据，提出了扰乱气动力系数能防止导线舞动。最后笔者用两组试验数据，研究了扰流绳的防舞效果，得出了扰流绳能抑制由Denhartog舞动机理引发的导线横向舞动。关键词：舞动机理；气动力系数；扰流绳；防舞效果中图分类号：TM721文献标识码：A□0引言输电导线舞动现象经常在我国发生，它严重威胁着我国输电运行的安全［1］。国内外学者对防治输电导线舞动的研究做了大量的工作，他们不仅研究了导线舞动机理、影响导线舞动的因素，而且研究出了大量的防舞方法及防舞装置，这些防舞方法和装置

2、在现实工程中取得了一定的防舞效果，但还有许多经过防舞处理的线路发生导线舞动现象［2］。因此现有的防舞方法防止导线舞动的效果不是很理想，研究工作者还需对抑制导线舞动的研究做出大量的工作。1导线舞动的机理(1)DenHartog垂直舞动机理DenHartog垂直舞动机理认为［3］,稳定的水平风吹向非对称输电导线截面时，输电导线会产生竖直方向的升力和水平方向的阻力，当风攻角在升力系数曲线负斜率区域且升力系数与阻力系数满足特定条件时，输电导线就会舞动。(1)0.Nigol扭转舞动机理0.Nigol发现当导线扭振固有频率与横向振动的某阶固有频率相等或者相近时，导线就可能舞动［4］

3、。他认为，覆冰导线舞动一般是由自激扭转产生的，当覆冰导线的扭转阻尼力小于0且绝对值大于导线自身扭转阻尼时，导线就会产生自激励扭振，然后扭振会强迫与扭转频率相近的横向振动，最终引起导线大幅度的舞动。2扰乱气动力由DenHartog垂直舞动机理与0.Nigol扭转舞动机理可知，作用在导线上的气动力系数必须满足一定的值才能使导线发生大幅度的舞动。因此可以采取破坏气动力系数满足DenHartog垂直舞动机理或者0.Nigol扭转舞动机理的条件来抑制导线舞动。在现实工程中，可以釆用在导线上缠绕扰流绳的方法来破坏导线舞动发生的条件。(1)扰流绳的扰流原理把一种特制的扰流绳缠绕在导线

4、上，导线与扰流绳的合成体截面形状彼此不同，即使覆冰后合成体截面形状也是各异的，在风的激励下，各截面会形成大小及方向都不同的气动力，各截面的气动力会互相干扰和抵消，起到扰乱气动力的作用，导线就不会舞动。(1)安装扰流绳导线的构造一根扰流绳与导线的合成体通常包含三部分组成，主要是握紧段、支撑段和干扰段［5］。握紧段主要作用是把扰流绳固定在导线上；支撑段用来支撑扰流绳，主要是防治导线下垂晃动；干扰段主要是按照一定的规则缠绕在导线上，使导线与扰流绳的合成体截面各异，起到扰乱气动力的作用。(2)扰流绳抑舞效果为探索在导线上缠绕扰流绳是否能抑制导线舞动，笔者把下面两个工况的导线放在

5、风速为15m/s的环境下试验，试验结束后提取两个工况的动力系数进行比较。工况一：没有缠绕扰流绳的覆冰导线的长度为2ni,外径为28mm,覆冰形状为新月形，最大覆冰厚度为6mm。工况二：缠绕扰流绳的覆冰导线的长度为2m,外径为28mm,覆冰形状为新月形，最大覆冰厚度为6mm；扰流绳的直径为20nmi,将扰流绳沿导线长度方向缠绕四圈。图1是阻力系数曲线图。从图可知，在缠绕扰流绳之前,风攻角在Oo到180o之间的阻力系数曲线呈现一个近似抛物线的形状，该抛物线的最高点出现在60o至120o之间，最大值为2.8；在缠绕扰流绳之后，阻力系数曲线的形状没有太大的变化，抛物线出现最大值

6、的位置也没有太大的变化，但抛物线的最大值增长到3.3,是未缠绕扰流绳之前的1.18倍。图1阻力系数曲线图2升力系数曲线图2是升力系数曲线图。从图中可知，在缠绕扰流绳之前，风攻角在Oo到180。之间的升力系数曲线呈现一个斜S曲线的形状，风攻角在Oo至40o之间的斜率为正，风攻角在400至100o之间的斜率为负，风攻角在100o至180o之间的斜率先由较大的正值然后趋近为零，由DenHartog垂直舞动机理的条件可知，风攻角在400至100o之间导线有可能舞动；在缠绕扰流绳之后，导线的升力系数曲线仅有微小的变化。图3扭矩系数曲线图3是扭矩系数曲线图。从图中可知，在缠绕扰流绳

7、之前，风攻角在0o至180o之间，导线的扭矩系数曲线呈现一个歪S曲线的形状，风攻角在Oo至40o之间该曲线的斜率为负，风攻角在40o至140o之间的斜率为正，风攻角在140o至180o之间的斜率又变成负；在缠绕扰流绳之后，导线的扭矩系数曲线也仅有微小的变化。从上述分析可知，扰流绳对空气系数都有一定的干扰，它能增大空气阻力系数，但对升力系数及扭矩系数影响不大。因此由O.Nigol扭转舞动机理可知，扰流绳对抑制由扭振引起的横向大幅度舞动效果不是很好。图4Denhartog系数曲线图4是Denhartog系数曲线图。从图中可知，在缠绕扰流绳之前