覆冰導(dǎo)線氣動力特性風(fēng)洞試驗研究

王 昕，樓文娟，沈國輝，許福友

(1.浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)工程研究所，浙江杭州 310058;2.大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部，山東大連 116024)

0 引言

輸電線路舞動是導(dǎo)線低頻率、大幅度的自激振動，通常發(fā)生在冬季雨雪冰凍天氣導(dǎo)線覆冰而形成非圓斷面的情況下。舞動將使導(dǎo)線承受額外的動態(tài)張拉力，并造成輸電系統(tǒng)相間閃絡(luò)、電弧燒傷、金具損壞，嚴(yán)重時可導(dǎo)致整條線路跳閘停電、斷線倒塔等事故。

輸電線路的舞動機(jī)理是國內(nèi)外學(xué)者所長期研究的問題。Den Hartog最早于20世紀(jì)30年代提出了單自由度豎向舞動機(jī)理［1］，認(rèn)為覆冰截面的氣動升力負(fù)斜率幅值大于氣動阻力時，導(dǎo)線豎向運(yùn)動失穩(wěn)引發(fā)舞動;Nigol增加了對扭轉(zhuǎn)自由度的考慮，提出當(dāng)覆冰導(dǎo)線氣動扭轉(zhuǎn)阻尼為負(fù)時且幅值超過導(dǎo)線固有阻尼時將激發(fā)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，若線路扭轉(zhuǎn)頻率與豎向運(yùn)動頻率接近則將進(jìn)一步產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)-豎向耦合失穩(wěn)，即扭轉(zhuǎn)舞動機(jī)理［2］;Yu等考慮了導(dǎo)線覆冰的偏心耦合效應(yīng)，提出了偏心慣性耦合失穩(wěn)機(jī)理［3］，即由于覆冰偏心慣性引起攻角變化，使得相應(yīng)的升力對橫向振動形成正反饋，最終形成大幅度舞動。對以上機(jī)理而言，覆冰導(dǎo)線氣動力特性是輸電線路舞動的核心參數(shù)，因而獲取各種覆冰導(dǎo)線的氣動力系數(shù)是研究輸電線路舞動以及防舞的基礎(chǔ)性工作。

Nigol和Keutgen分別在風(fēng)洞中利用天平測量了新月形斷面覆冰導(dǎo)線的氣動力系數(shù)［4－5］;Stumpf則對D形斷面覆冰導(dǎo)線的氣動力特性進(jìn)行了風(fēng)洞試驗研究［6］;Chadha等同樣通……