[发明专利]一种低风压导线及该低风压导线中样条曲线的形成方法

说明书

技术领域：

本发明涉及电力传输技术领域，具体是一种低风压导线及该低风压导线中样条曲线的形成方法。

背景技术：

架空输电线路中导线受到的风压约占整个输电线路受到风压的50％到70％。除了其本身的强度要抵抗得住风载的作用以外，导线的支撑物杆塔也必须承载得住导线传递过来的风载荷及其杆塔本身受到的风载荷的联合作用。

导线的风压对铁塔基础和塔身本体的强度设计有着重大的影响，降低导线风压，对于降低线路造价以及提高线路运行的安全性具有重要的意义。

长期以来，有关国家的线路工作者始终关注着降低导线风压的问题，力求用一种较为简便的方法，使导线风压降到最小。

架空输电线路低风压导线是架空输电线路用的一种特种导线，它是在相同导线直径的情况下，相对于传统的钢芯铝绞线具有更小的风阻力系数的导线。由于这种导线在风的作用下比传统的钢芯铝绞线受到的风压更小，因此习惯上将其称为低风压导线。

大约在上世纪70年代，日本开始进行输电线路低风压导线的开发研究，取得了初步成果，但实际应用不多。上世纪90年代开始，有关科研人员又继续进行了深入研究，终于从机理研究到实际应用方面都取得了明显的进步。

文献(输电线路低风压导线的开发研究，尤传永，中国电力科学研究院)对已经使用的低风压导线进行了详细的描述，其主要截面形状如图1所示，这种低风压导线的外层，由扇形截面的耐热铝合金线股组成；一部分扇形截面的端部为小圆弧，2个小圆弧构成一个V字形的沟槽，导线表面形成一定的粗糙度。如图2，粗糙度的大小与小圆弧的曲率半径(r)、曲率半径(r)与导线直径的比值(r/D)以及扇形截面对导线中心的开口角(θ)有关；图1中，r的最大值为5mm，r的最小值为0.01D，D为导线外径。

现有的导线外形设计方案虽然能够降低导线的风压系数，但仍存在以下缺点：

1、型线模具多。绞线的最外层是3种结构形式的型线，单线生产时必须设计三种型线对应的拉丝模具，生产成本较高。

2、导线生产制造复杂。最外层V形沟槽是由两种不同结构形式的型线构成，在导线绞合生产时易将两种型线排线混淆，造成最外层形成不了V形沟槽。

3、V型槽结构的r深度不易确定，且深沟槽与扇型面不能平滑过渡，导致降低风压系数不明显。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种低风压导线及该低风压导线中样条曲线的形成方法，其利用导线表面的形状变化，在导线外径不变的情况下，减小导线的风压系数(即风阻系数)。

本发明采用如下技术方案：一种低风压导线，包括由铝线组成的内导体层、包在内导体层外围的由铝线组成的外导体层和设置在外导体层外围的铝线层，所述铝线层的表面结构为多段局部结构形式相同的样条曲线，每段样条曲线的形状由该样条曲线两端最高点的两控制点以及两控制点的角平分线上的点到导线外径的距离所决定而成。

进一步地，所述样条曲线的数量由铝线层铝线的数量而定。

进一步地，所述铝线的数量由样条曲线截面对导线中心的开口角决定。

进一步地，所述样条曲线在两控制点处与该导线外径圆相切。

本发明还提供了一种低风压导线中样条曲线的形成方法，包括如下步骤：

(1)根据铝线层的扇形截面对导线中心的开口角θ大小，确定外侧导线的根数，也即确定外表面样条曲线的数量；

(2)确定导线的外径D；

(3)根据设计要求，确定控制点到导线外径的高度h；其中P1和P3是导线外径上的控制点，由外侧导线根数确定，P2是P1和P3的角平分线上的点，则P2到导线外径的距离就是高度h，高度h确定以后，再生成局部的样条曲线段，样条曲线在P1和P3点处和原来的导线外径圆相切；

(4)生成外表面的整体的样条曲线。

本发明具有如下有益效果：

1、两控制点P1、P3的角平分线上的点P2到导线外径的高度h很容易确定，通过修改该距离可以适应不同的风压设计要求，满足不同的来流风速的情况。

2、最外层铝线表面粗糙度是由结构为多段局部结构形式相同的样条曲线确定，型线结构形式单一，不仅使型线生产的模具单一，而且绞合生产时不会产生混乱，便于加工生产。

3、当本发明的导线处于风场中，由于边界层分离发生在背风面，回流区相对较小，导线的压差阻力减小，虽然边界层中导线的摩擦阻力有所增加，但由于压差阻力是阻力的主要部分，因此总阻力较小，阻力系数也相应减小，使得导线的风压降低。

附图说明：