擾流防舞器

擾流防舞器是一種採用金屬(較少採用)或塑膠製成的預製干擾線，纏繞在導線上，使得導線與擾流線合成體的各個截面形狀彼此不同，導線改變導線氣動特性，達到抑制舞動的效果。這種防舞裝置質量輕、易於安裝，對導線的負面影響也很小，在覆冰較薄時，防舞效果較好。擾流防舞器的主要設計要素包括擾流線材、擾流線尺寸及擾流線覆蓋長度。擾流線的直徑直接關係到其擾流效果，是最主要的參數之一，一般應取為導線直徑的75%以上。設擾流線的覆蓋率為R=L/l，一般當R=0.25時，防舞效果較好。

基本介紹

• 中文名：擾流防舞器
• 外文名：Air Flow Spoiler
• 學科：電力工程
• 領域：工程技術
• 範圍：能源

簡介

輸電線路舞動防治技術基於導線舞動特點及舞動激發機理，總體防舞技術路線為“避、抗、防”。從氣象條件考慮，避開易形成舞動的覆冰區域與線路走向，即所謂“避”；從機械與電氣的角度出發，提高線路系統抵抗舞動的能力即所謂“抗”;從改變與調整導線系統的參數出發，採用各種防舞裝置與措施，抑制舞動的發生，即所謂“防”防舞技術中，“避”和“抗”受多種因素的制約(尤其是造價)，實際操作起來難度很大，一般防舞設計中較少採用。相對於“避”和“抗”，“防”的造價較低，也容易實現。防舞技術可以線上路規劃設計階段實施，也可以線上路建成後運行階段實施，後者一般都是在預判線路可能發生舞動，或線上路已發生舞動後加裝有效的防舞裝置。

導線舞動的主要影響因素

輸電線路舞動的發生通常取決於導線不均勻覆冰、風激勵和線路結構參數三方面的要素。導線不均勻覆冰和風激勵是舞動激發的外因，不均勻覆冰使得導線截面特性發生變化，使其空氣動力特性發生改變，不均勻覆冰多發生在風作用下的雨淞、霜淞、濕雪等氣候條件，常見的偏心覆冰形狀包括新月型、翼型、扇型和D型等，易舞的覆冰厚度範圍為2～15mm，舞動發生的氣溫條件通常為-5～2℃。風激勵是導線舞動的能量來源，易舞的風速範圍為4～25m/s，風向與線路走向的夾角為45°～90°。線路結構參數是舞動激發的內因，這些參數包括導線的類型(分裂導線或單導線)、張力、弧垂、檔距以及導線的特性與參數等。

舞動的發生機理

自20世紀20年代末在美國首先發現導線舞動現象以來，提出了多種舞動發生機理，但都不完善。其中主要的有 Den Hartog垂直激發機理、扭轉自激機理、偏心覆冰慣性耦合激發機理和動力失穩起舞機理四種。

擾流防舞器組成與工作原理

覆冰導線舞動的根本起因是由於導線覆冰後形成了非圓斷面，從而使升力曲線具有負斜率的緣故，如能消除覆冰就能從根本上消除舞動。擾流防舞器是一種由具有剛性、耐腐蝕性和熱塑性的非金屬或金屬材料預絞成型的防舞裝置。擾流防舞器的基本原理是在導線上纏繞 由 金屬或塑膠製成的螺旋線狀物體以改變各處覆冰導線的斷面，這樣導線在覆冰後由於其各段 斷面相互不同，因此所引起的空氣動力效應就會相互干擾與制約，從而破壞了起舞的條件。導線纏上擾流防舞器後，其升力係數明顯減小，升力係數曲線變化也趨於平穩其阻力係數明顯增大，並約為一恆定值，阻力係數的增大能使導線在運動過程中消耗更多的能量，有利於抑制輸電導線舞動的發生。

擾流防舞器的主要影響參數

1.擾流線的材料選擇

理論上擾流線材料的選擇可以根據式中定義的矩陣作為參考標準，並藉助最最佳化計算來確定最優的材料密度，但導線的實際工況和舞動的隨機性往往十分複雜，因而材料確定大多依靠經驗和實際工作特點確定。一般來說，可以選取塑膠或適宜的金屬外加絕緣材質來製作擾流線。根據郭應龍等人的研究，選用聚氯乙烯做擾流線，具有價格低廉、易於加工的優點。但由於與導線的線膨脹係數不同，冬季安裝的擾流線在夏季會變得松垂，不再緊貼導線表面：反之，如果在夏季安裝，到了冬季則可能造成擾流線受拉。這種情況在設計與選擇材料時是應當考慮的。採用鋁質擾流線，可以消除上述問題，但工藝較為困難，需要專用設備，而且握固段的緊固也更困難一些。因此，擾流線的材料選取還需要作進一步探討和研究，就目前情況而言，選用的聚氯乙烯來加工比較適宜。

2. 擾流線的直徑dr

擾流線的直徑決定了載入後覆冰截面的特性，直接影響擾流效果。因此直徑的選擇十分關鍵。首先，如果擾流線直徑超過導線直徑，則導線便成為相對小直徑，本末倒置，斷面的變化效果將由導線直徑所限制，擾流效果將失去意義。所以超過導線直徑的dr數值討論是不可取的。可見，dr的最大值又不能超過導線直徑d，然而如果dr太小，遇到過厚的覆冰，則可能將擾流線完全淹沒，使導線與普通導線無異，同樣起不到擾流的作用。因此選取一個合適的dr尤為關鍵，它不僅直接關係到擾流效果的大小，也會影響擾流線的重量及其製造成本。