CN116487106B - 一种兼具减阻和减振性能的低风压输电导线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其包括外层绞线和设置在所述外层绞线内的内部导体，所述外层绞线上设置多个气体流动控制结构，每一所述气体流动控制结构包括多个气孔洞和环形空腔，所述气孔洞设置在所述外层绞线的外表面，所述环形空腔设置在所述外层绞线的内部，所述气孔洞和所述环形空腔连通，所述气孔洞用于供空气的流进和流出，所述环形空腔用于作为气流通道。本发明提供的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线能够降低导线气动力，有效降低所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的风致振动。

Description

一种兼具减阻和减振性能的低风压输电导线

技术领域

本发明涉及输电线技术领域，特别涉及一种兼具减阻和减振性能的低风压输电导线。

背景技术

随着我国经济社会的快速发展，各地的用电需求越来越高。输电线路作为重要的电力传输基础设施，近年来也得到快速发展。然而，细长的输电导线属于风敏感结构，在服役期间常会受到风荷载的作用而发生振动。长期的风振会导致输电线发生疲劳破坏，影响其使用寿命，威胁输电线路的稳定安全运行。因此，减小输电导线的风荷载和抑制其风致振动对于提高导线使用寿命和减小经济损失具有重要意义。

现有技术中，输电导线的风振控制多是采用抗风加固装置或各类减振装置实现，但是这些装置不能从根本上减小输电导线本身承受的风荷载，无法从根源上抑制风振。随着新材料和新技术的发展，各类新型的抗风导线也得到越来越多的关注。与普通导线相比，低风压导线能够有效降低风荷载，减小导线阻力，故而得到大家的重视。然而，目前的低风压导线仅是从外形上做出了改变，其减阻效果明显，但风振抑制效果依然十分有限。

因此，现有技术有必要进行改进。

发明内容

现有技术中，多是采用抗风加固装置或各类减振装置对输电导线进行风振控制，但是这些装置不能从根本上减小输电导线本身承受的风荷载，无法从根源上抑制风振，因此，本发明提供一种兼具减阻和减振性能的低风压输电导线用于解决时候上述问题。

本发明提供一种兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，包括外层绞线和设置在所述外层绞线内的内部导体，所述外层绞线上设置多个气体流动控制结构，每一所述气体流动控制结构包括多个气孔洞和环形空腔，所述气孔洞设置在所述外层绞线的外表面，所述环形空腔设置在所述外层绞线的内部，所述气孔洞和所述环形空腔连通，所述气孔洞用于供空气的流进和流出，所述环形空腔用于作为气流通道。

在一种实现方式中，所述外层绞线由多条铝线围绕所述内部导体螺旋缠绕而成。

在一种实现方式中，所述铝线的横截面为弧度相同的扇形结构。

在一种实现方式中，所述铝线与外界环境接触的角部位置设置圆角结构，相邻的两个所述铝线靠近所述外界环境形成V型槽结构。

在一种实现方式中，所述铝线与所述内部导体接触的角部位置设置圆角结构，相邻的两个所述铝线的靠近所述内部导体一侧形成V型槽结构。

在一种实现方式中，所述铝线上设置多个偏斜设置的连通孔洞，多个铝线螺旋缠绕后同一截面上的连通孔洞形成所述环形空腔。

在一种实现方式中，所述气孔洞和所述连通孔洞的截面为圆形。

在一种实现方式中，所述内部导体包括内层铝绞线和钢芯，所述内层铝绞线由铝线绞合形成，并包覆在所述钢芯外圈。

在一种实现方式中，所述外层绞线采用铝线、耐热铝合金线和超耐热铝镁合金线绞合组成。

有益效果：本发明提供的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，通过设置外层绞线，在外层绞线上设置多个气体流动控制结构，通过所述气体流动控制结构的气孔洞和环形空腔，使得气流从所述气孔洞流经所述环形空腔后再通过所述气孔洞流出，形成自进气-自喷气系统，在所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的近尾区形成小涡旋对，削弱所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的尾部主旋涡，降低所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的气动力，有效降低所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的风致振动。

附图说明

图1是本发明提供的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的整体结构的无气孔洞的截面图；

图2是本发明提供的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的整体结构的有气孔洞的截面图；

图3是图2所示的外层绞线的立体结构示意图；

图4是图3所示的外层绞线的俯视图；

图5是图3所示的外层绞线侧视图；

图6是图3所示的外层绞线的特定截面示意图。

其中，100、兼具减阻和减振性能的低风压输电导线；10、外层绞线；11、铝线；111、圆角结构；112、连通孔洞；20、内部导体；21、内层铝绞线；22、钢芯；30、气体流动控制结构；31、气孔洞；32、环形空腔。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

请结合参阅图1-图6，图1是本发明提供的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的整体结构的无气孔洞的截面图，图2是本发明提供的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线的整体结构的有气孔洞的截面图，图3是图2所示的外层绞线的立体结构示意图，图4是图3所示的外层绞线的俯视图，图5是图3所示的外层绞线侧视图，图6是图3所示的外层绞线的特定截面示意图。

本发明提供一种兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100，其包括外层绞线10和设置在所述外层绞线10内的内部导体20，所述外层绞线10上设置多个气体流动控制结构30，每一所述气体流动控制结构30包括多个气孔洞31和环形空腔32，所述气孔洞31设置在所述外层绞线10的外表面，所述环形空腔32设置在所述外层绞线10的内部，所述气孔洞31和所述环形空腔32连通，所述气孔洞31用于供空气的流进和流出，所述环形空腔32用于作为气流通道。

其中，所述气孔洞31既可以作为进气孔洞，又可以作为出气孔洞，所述气孔洞31与所述环形空腔32连通，使得空气经由所述气孔洞31流经所述环形空腔32再流出所述气孔洞31，即，气流可以自动从导线迎风面的进气孔洞流入到环形空腔32，而后自动从导线背风面的出气孔洞流出，从而形成自进气-自喷气系统。在此系统下，所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的近尾流区会形成与尾流主旋涡方向相反的小旋涡对，导致尾流主旋涡延迟生成并被吹向下游更远处，使得尾流主旋涡对导线的作用被削弱，从而显著降低所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的气动力，有效抑制导线的风致振动。可以理解的是，所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的长度远远大于所述气孔洞31的直径，因此单独一个自进气-自喷气流动控制机制只能够对所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的某一段长度进行流动控制。为了实现控制效果的最大化，则需要在所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100上按一定间距设置多个气体流动控制结构30，从而形成流动控制系统。

具体的，所述内部导体20包括内层铝绞线21和钢芯22，所述内层铝绞线21由铝线绞合形成，并包覆在所述钢芯22外圈。所述铝线密度较小，在等体积的情况下，铝相比铁和铜的导电性能较好，而铝的硬度较小，质软、容易断，因此本发明中用所述钢芯22时间和所述内层铝绞线21共同作用，增强所述内部导体20的强度，同时不影响其导电性。在其他实施例中，所述内层铝绞线21的数量可以为多层铝线绞合而成，本发明不对此做限制。需要说明的是，所述内部导体20还可以是其他结构，比如，所述内部导体20包括圆形铝线和钢芯，所述圆形铝线设置在所述钢芯外围，共同形成导线结构。随着新材料的发展，本实施例中的所述钢芯22也可以用有机复合材料进行替代，如采用玻璃纤维包覆碳纤维结构的复合材料芯棒替代钢芯，组成所述内部导体20。

具体的，所述外层绞线10由多条铝线11围绕所述内部导体20螺旋缠绕而成，其中，所述铝线11的圆心位于同一参考圆上。进一步的，所述铝线11的横截面为弧度相同的扇形结构，用于提高紧密系数和流通面积。外层绞线10的形状结构由所述内部导体20的半径、圆弧的曲率半径、圆弧的圆心和相邻圆弧圆心夹角决定而成。在本发明实施例中，发明人经过多次试验，得到最优的扇形结构。

在本实施例中，所述铝线11与外界环境接触的角部位置设置圆角结构111，相邻的两个所述铝线11靠近所述外界环境形成V型槽结构。所述V型槽结构用于以满足一般性兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的外形要求，具体的，通过设置所述V型槽结构，增加了所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的外表面粗糙度，由于表面粗糙度的增大，导线外表面边界层由层流分离转变为湍流分离，提前进入临界区，此时阻力系数随风速增大而迅速减小，进而有助于降低所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的阻力系数，实现所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的减阻和减振的性能。特别的，所述铝线11与所述内部导体20接触的角部位置设置圆角结构，相邻的两个所述铝线11的靠近所述内部导体20一侧也形成V型槽结构。

具体的，所述铝线11上设置多个偏斜设置的连通孔洞112，多个铝线11螺旋缠绕后同一截面上的连通孔洞112形成所述环形空腔32。其中，所述铝线11是在未做螺旋缠绕时，选择扇形截面的铝线11，在所述铝线11上偏斜设置所述连通孔洞112，使得多根扇形截面铝线11经过螺旋缠绕形成外层绞线10后，每根扇形截面铝线11上偏斜布置的同层连通孔洞112可以衔接形成环形空腔32，作为气流通道。需要说明的是，所述连通孔洞112的尺寸、数量和展向间距可以通过实际的需求并经过风洞试验或数值模拟进行确定。

进一步的，所述气孔洞31和所述连通孔洞112的截面为圆形，在其他实施例中，所述气孔洞31和所述连通孔洞112的截面预也可以是其他形状。所述外层绞线10还可以采用铝线、耐热铝合金线和超耐热铝镁合金线绞合组成，铝合金线和铝镁合金线能够减缓所述外层绞线的腐蚀速度，增加所述外层绞线的使用寿命。通过风洞试验或数值模拟进行多次测试，以获得外层铝绞线上气孔洞31的最佳尺寸、数量和展向间距，使得所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的减振效果达到最优。

综上所述，本发明提供的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100，通过设置外层绞线10，在外层绞线10上设置多个气体流动控制结构30，通过所述气体流动控制结构的气孔洞31和环形空腔32，使得气流从所述气孔洞流经所述环形空腔后再通过所述气孔洞流出，形成自进气-自喷气系统，降低所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的气动力，有效降低所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的风致振动；同时设置所述V型槽结构，有助于降低所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的阻力系数，实现所述兼具减阻和减振性能的低风压输电导线100的减阻和减振性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，包括外层绞线和设置在所述外层绞线内的内部导体，所述外层绞线上设置多个气体流动控制结构，每一所述气体流动控制结构包括多个气孔洞和环形空腔，所述气孔洞设置在所述外层绞线的外表面，所述环形空腔设置在所述外层绞线的内部，所述气孔洞和所述环形空腔连通，所述气孔洞用于供空气的流进和流出，所述环形空腔用于作为气流通道。

2.根据权利要求1所述的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，所述外层绞线由多条铝线围绕所述内部导体螺旋缠绕而成。

3.根据权利要求2所述的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，所述铝线的横截面为弧度相同的扇形结构。

4.根据权利要求3所述的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，所述铝线与外界环境接触的角部位置设置圆角结构，相邻的两个所述铝线靠近所述外界环境形成V型槽结构。

5.根据权利要求4所述的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，所述铝线与所述内部导体接触的角部位置设置圆角结构，相邻的两个所述铝线的靠近所述内部导体一侧形成V型槽结构。

6.根据权利要求2所述的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，所述铝线上设置多个偏斜设置的连通孔洞，多个铝线螺旋缠绕后同一截面上的连通孔洞形成所述环形空腔。

7.根据权利要求6所述的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，所述气孔洞和所述连通孔洞的截面为圆形。

8.根据权利要求1所述的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，所述内部导体包括内层铝绞线和钢芯，所述内层铝绞线由铝线绞合形成，并包覆在所述钢芯外圈。

9.根据权利要求1所述的兼具减阻和减振性能的低风压输电导线，其特征在于，所述外层绞线采用铝线、耐热铝合金线和超耐热铝镁合金线绞合组成。