[發(fā)明專利]一種低風(fēng)壓導(dǎo)線及該低風(fēng)壓導(dǎo)線中樣條曲線的形成方法

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• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107507659A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍;吳恙;吳明埝;繆姚軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);吳恙;江蘇中天科技股份有限公司
• 主分類號: H01B5/08
• 分類號: H01B5/08;H01B9/00;H01B13/00;H01B9/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及電力傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種低風(fēng)壓導(dǎo)線及該低風(fēng)壓導(dǎo)線中樣條曲線的形成方法。

背景技術(shù)：

架空輸電線路中導(dǎo)線受到的風(fēng)壓約占整個輸電線路受到風(fēng)壓的50％到70％。除了其本身的強(qiáng)度要抵抗得住風(fēng)載的作用以外，導(dǎo)線的支撐物桿塔也必須承載得住導(dǎo)線傳遞過來的風(fēng)載荷及其桿塔本身受到的風(fēng)載荷的聯(lián)合作用。

導(dǎo)線的風(fēng)壓對鐵塔基礎(chǔ)和塔身本體的強(qiáng)度設(shè)計有著重大的影響，降低導(dǎo)線風(fēng)壓，對于降低線路造價以及提高線路運(yùn)行的安全性具有重要的意義。

長期以來，有關(guān)國家的線路工作者始終關(guān)注著降低導(dǎo)線風(fēng)壓的問題，力求用一種較為簡便的方法，使導(dǎo)線風(fēng)壓降到最小。

架空輸電線路低風(fēng)壓導(dǎo)線是架空輸電線路用的一種特種導(dǎo)線，它是在相同導(dǎo)線直徑的情況下，相對于傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線具有更小的風(fēng)阻力系數(shù)的導(dǎo)線。由于這種導(dǎo)線在風(fēng)的作用下比傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線受到的風(fēng)壓更小，因此習(xí)慣上將其稱為低風(fēng)壓導(dǎo)線。

大約在上世紀(jì)70年代，日本開始進(jìn)行輸電線路低風(fēng)壓導(dǎo)線的開發(fā)研究，取得了初步成果，但實際應(yīng)用不多。上世紀(jì)90年代開始，有關(guān)科研人員又繼續(xù)進(jìn)行了深入研究，終于從機(jī)理研究到實際應(yīng)用方面都取得了明顯的進(jìn)步。

文獻(xiàn)(輸電線路低風(fēng)壓導(dǎo)線的開發(fā)研究，尤傳永，中國電力科學(xué)研究院)對已經(jīng)使用的低風(fēng)壓導(dǎo)線進(jìn)行了詳細(xì)的描述，其主要截面形狀如圖1所示，這種低風(fēng)壓導(dǎo)線的外層，由扇形截面的耐熱鋁合金線股組成；一部分扇形截面的端部為小圓弧，2個小圓弧構(gòu)成一個V字形的溝槽，導(dǎo)線表面形成一定的粗糙度。如圖2，粗糙度的大小與小圓弧的曲率半徑(r)、曲率半徑(r)與導(dǎo)線直徑的比值(r/D)以及扇形截面對導(dǎo)線中心的開口角(θ)有關(guān)；圖1中，r的最大值為5mm，r的最小值為0.01D，D為導(dǎo)線外徑。

現(xiàn)有的導(dǎo)線外形設(shè)計方案雖然能夠降低導(dǎo)線的風(fēng)壓系數(shù)，但仍存在以下缺點(diǎn)：

1、型線模具多。絞線的最外層是3種結(jié)構(gòu)形式的型線，單線生產(chǎn)時必須設(shè)計三種型線對應(yīng)的拉絲模具，生產(chǎn)成本較高。

2、導(dǎo)線生產(chǎn)制造復(fù)雜。最外層V形溝槽是由兩種不同結(jié)構(gòu)形式的型線構(gòu)成，在導(dǎo)線絞合生產(chǎn)時易將兩種型線排線混淆，造成最外層形成不了V形溝槽。

3、V型槽結(jié)構(gòu)的r深度不易確定，且深溝槽與扇型面不能平滑過渡，導(dǎo)致降低風(fēng)壓系數(shù)不明顯。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種低風(fēng)壓導(dǎo)線及該低風(fēng)壓導(dǎo)線中樣條曲線的形成方法，其利用導(dǎo)線表面的形狀變化，在導(dǎo)線外徑不變的情況下，減小導(dǎo)線的風(fēng)壓系數(shù)(即風(fēng)阻系數(shù))。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種低風(fēng)壓導(dǎo)線，包括由鋁線組成的內(nèi)導(dǎo)體層、包在內(nèi)導(dǎo)體層外圍的由鋁線組成的外導(dǎo)體層和設(shè)置在外導(dǎo)體層外圍的鋁線層，所述鋁線層的表面結(jié)構(gòu)為多段局部結(jié)構(gòu)形式相同的樣條曲線，每段樣條曲線的形狀由該樣條曲線兩端最高點(diǎn)的兩控制點(diǎn)以及兩控制點(diǎn)的角平分線上的點(diǎn)到導(dǎo)線外徑的距離所決定而成。

進(jìn)一步地，所述樣條曲線的數(shù)量由鋁線層鋁線的數(shù)量而定。

進(jìn)一步地，所述鋁線的數(shù)量由樣條曲線截面對導(dǎo)線中心的開口角決定。

進(jìn)一步地，所述樣條曲線在兩控制點(diǎn)處與該導(dǎo)線外徑圓相切。

本發(fā)明還提供了一種低風(fēng)壓導(dǎo)線中樣條曲線的形成方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)鋁線層的扇形截面對導(dǎo)線中心的開口角θ大小，確定外側(cè)導(dǎo)線的根數(shù)，也即確定外表面樣條曲線的數(shù)量；

(2)確定導(dǎo)線的外徑D；

(3)根據(jù)設(shè)計要求，確定控制點(diǎn)到導(dǎo)線外徑的高度h；其中P1和P3是導(dǎo)線外徑上的控制點(diǎn)，由外側(cè)導(dǎo)線根數(shù)確定，P2是P1和P3的角平分線上的點(diǎn)，則P2到導(dǎo)線外徑的距離就是高度h，高度h確定以后，再生成局部的樣條曲線段，樣條曲線在P1和P3點(diǎn)處和原來的導(dǎo)線外徑圓相切；

(4)生成外表面的整體的樣條曲線。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、兩控制點(diǎn)P1、P3的角平分線上的點(diǎn)P2到導(dǎo)線外徑的高度h很容易確定，通過修改該距離可以適應(yīng)不同的風(fēng)壓設(shè)計要求，滿足不同的來流風(fēng)速的情況。

2、最外層鋁線表面粗糙度是由結(jié)構(gòu)為多段局部結(jié)構(gòu)形式相同的樣條曲線確定，型線結(jié)構(gòu)形式單一，不僅使型線生產(chǎn)的模具單一，而且絞合生產(chǎn)時不會產(chǎn)生混亂，便于加工生產(chǎn)。

3、當(dāng)本發(fā)明的導(dǎo)線處于風(fēng)場中，由于邊界層分離發(fā)生在背風(fēng)面，回流區(qū)相對較小，導(dǎo)線的壓差阻力減小，雖然邊界層中導(dǎo)線的摩擦阻力有所增加，但由于壓差阻力是阻力的主要部分，因此總阻力較小，阻力系數(shù)也相應(yīng)減小，使得導(dǎo)線的風(fēng)壓降低。

附圖說明：