1、覆冰输电导线防舞措施的探讨摘要：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 Den hartog 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在现实工
2、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) Den Hartog 垂直舞动机理 Den Hartog 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。 (2) O.Nigol 扭转舞动机理 O.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。他认为，覆冰导
3、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 Den Hartog 垂直舞动机理与 O.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 Den Hartog 垂直舞动机理或者O.Nigol 扭转舞动机理的条件来抑制导线舞动。在现实工程中，可以采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上，导线
4、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。 (2)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。 (3)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风速为 15m/s 的环境下
5、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 2m，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 20mm,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0o 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，抛物线出现最大值的位置也没有
6、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 0o 到 180o 之间的升力系数曲线呈现一个斜 S 曲线的形状，风攻角在0o 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 Den Hartog 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
7、3 是扭矩系数曲线图。从图中可知，在缠绕扰流绳之前，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 0o 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 4 Den hartog 系数曲线 图 4 是 Den
8、hartog 系数曲线图。从图中可知，在缠绕扰流绳之前，风攻角在 42o 至 100o 之间的 Den hartog 系数均小于零，导线能发生横向舞动，风攻角在其他区域的 Den hartog 系数均大于零，导线不可能发生横向舞动现象；在缠绕扰流绳之后，风攻角在 0o 至 180o 之间的 Den hartog 系数均大于零，导线不可能发生横向舞动。由此可知，扰流绳抑制导线发生由 Den hartog 舞动机理引发的横向舞动的效果比较好。 4、结论 (1) 绕乱气动力能抑制导线舞动。 (2) 扰流绳对气动力系数都有一定的影响，但对阻力系数的影响程度最大。 (3)扰流绳能抑制导线发生由 Den
9、hartog 舞动机理引发的横向舞动，但抑制由扭转激发的横向舞动效果不是很好。 参考文献 1 王少华.架空输电线路舞动及防舞技术分析J.高压电器.2010,46(12): 63-67. 2 韩爱芝，刘莘昱，曾定文，张逸群，王洪新. 输电线路舞动综合治理与评估J.河南电力，2008,1:31-33. 3 JPDen HartogTransmission Line Vibration due to sleetTAIEE，1932，51：10741086. 4 O.Nigol. Conductor galloping - part I Den hartog s mechanism .IEEE transactions on power apparatus and systems. 1981, 100(2):699707. 5 刘文杰.架空输电导线舞动动态仿真与扰流防舞器的研究d.武汉：武汉大学，2005.
