Dây cáp bọc cách điện được thiết kế với áp suất gió thấp (Low-Pressure Insulated Cable) bằng cách xẻ rãnh bề mặt đã được phát triển như một giải pháp để giảm tải thiết kế cho cột điện và giảm chi phí xây dựng lại cột điện.
Người ta đã chứng minh rằng dây áp suất gió thấp không chỉ cho phép giảm tải trọng do gió thổi tới hơn 15 % so với dây cáp thông thường mà còn có khả năng chống lại sự tích tụ bông tuyết trên dây vào mùa đông. Ngoài ra hiệu suất cơ bản khác như đặc tính điện tương đương với dây cáp thông thường.
Cho đến nay, nghiên cứu về việc giảm áp lực do gió thổi đã tập trung vào các đường dây truyền tải điện trên không có bọc cách điện.
Cơ chế giảm áp suất gió thổi lên dây
Cơ chế giảm tải trọng do gió thổi lên dây dẫn tương tự cơ chế giảm áp lực gió thổi của các quả bóng đánh gôn (bề mặt lõm). Khi bề mặt vỏ bọc hoặc cách điện của dây được tạo rãnh, dòng xoáy sẽ được tạo ra ở bên trong các rãnh giúp làm giảm ứng suất cắt ở đáy rìa ranh giới của luồng không khí, giảm thiểu sự giảm tốc độ gió ở rìa này, kết quả là làm giảm số vòng xoáy được tạo ra ở phía bên kia dây, giúp làm giảm chênh lệch áp suất ở 2 bên dây và cuối cùng là giảm tải trọng gió.
Thiết kế rãnh cho dây cáp điện
Đối với đường dây tải điện trên cao, dạng dây có nhiều rãnh xoắn theo chiều dọc trên bề mặt dây được cho là có hiệu quả trong việc giảm tải trọng gió. Tuy nhiên, hình dạng này là không đủ đối với các dây dẫn có đường kính nhỏ hơn trong việc mong muốn giảm tải trọng gió với tốc độ gió ~40 m/giây.
Hình trên cho thấy các mặt cắt ngang của các mẫu dây cáp điện được sử dụng để thử nghiệm. Số lượng đường rãnh đã được thay đổi để nghiên cứu ảnh hưởng của nó đối với các hệ số cản. Mô hình thử nghiệm theo phương trình số Reynold với các thông số chính như sau:
- Đường kính dây 15,6 mm tương ứng với 6-kV OC-I 80 mm2, điều kiện khí quyển là 15°C, 1013 hPa.
Kết quả: Hệ số lực cản của cả 3 mẫu được cho là đã giảm so với dây thông thường ở tốc độ gió khoảng 40 m/giây. Mức độ giảm hệ số lực cản là khoảng 40 % đối với mẫu có 30 rãnh. Như vậy có thể cho rằng mẫu cáp có 30 rãnh là phù hợp cho dây có đường kính ~15mm khi tốc độ gió 40m/s.
Báo cáo đầy đủ tại: https://www.furukawa.co.jp/review/fr021/fr21_08.pdf
