報告書番号

N16007

タイトル（和文）

部分模型を用いた架空送電線のギャロッピング現象の解明(その５)－着氷雪後に風向が反転する場合のルーズスペーサのギャロッピング抑制効果－

タイトル（英文）

A study on galloping of overhead transmission line using sector model, Part5 -Galloping suppression effect of loose spacer under wind direction conversion after ice and snow accretion-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
4導体送電線のギャロッピング対策品として，ルーズスペーサがある．当所では，導体の風上側に着氷雪を模擬した4導体送電線部分模型を用いて風洞実験を行い，ルーズスペーサ設置径間では，ルーズ把持導体が回転して固定把持導体と異なる揚力・抗力が作用することで対策効果が発現することや，ルーズ把持導体の配置により対策効果が異なることを示した[1]．一方，自然環境下では，稀に，着氷雪後に風向が反転して，導体の風下側に着氷雪がある状態で風が作用する場合がある．その際には，ルーズ把持導体があまり回転せずに，十分な対策効果が得られない可能性が懸念されている．
目 的
着氷雪後に風向が反転する場合の，ルーズスペーサの対策効果を明らかにする．
主な成果
風向反転時の無対策径間を再現した「標準模型」および，ルーズスペーサ設置径間を2種類の方法で再現した「ルーズ模型」を用いて風洞実験を行い，以下の成果を得た．
1. ルーズ把持導体の着氷雪形状が対策効果に与える影響
固定把持導体と同じ形状の三角着氷雪を有するルーズ把持導体が空気力に応じて回転するルーズ模型では，風向反転時のルーズ把持導体の回転角が小さく，標準模型と同程度の鉛直振幅のギャロッピングが発生した．一方，ルーズ把持導体の着氷雪形状を円筒状にしたルーズ模型では，標準模型に比べて鉛直振幅が低減されていた．ルーズ把持導体は着氷雪発達時に回転することで，固定把持導体より丸みを帯びた着氷雪形状に発達すると考えられ，風向反転時には，両導体での着氷雪形状の違いを考慮しなければ，ルーズスペーサの対策効果は発現しない．
2. ねじれ振動の応答特性が対策効果に与える影響およびその影響評価手法の考案
ルーズ把持導体が風上側・風下側のいずれかに並べて配置される「片側配置」のルーズ模型では，ルーズ把持導体の配置により鉛直振幅が異なる．その主要因として，ねじれ振動の影響が考えられるが，ルーズ把持導体の配置に加えて，ルーズ把持導体の着氷雪形状や風速などに応じて，ねじれ振動の応答特性が変化する．そこで，鉛直振動系に作用する空気力の無次元仕事量評価式を理論的に導出して，ねじれ振動により鉛直振幅が抑制される条件を，空気力係数を用いて評価できる手法を考案した．
今後の展開
実規模試験線観測や，物理モデルを用いた着雪シミュレーションにより，ルーズ把持導体での着氷雪形状の発達特性を把握して，対策効果の定量的な評価につなげる．

概要 （英文）

This study investigates the galloping suppression effect of a loose spacer under wind direction conversion after ice and snow accretion. A loose spacer is applied in four-bundled conductors that have two rotational clamps. We performed wind tunnel tests using two types of sector models of four-bundled conductors with a loose spacer to physically simulate the rotational characteristics and ice accretion shapes. The galloping suppression effect was not observed using the sector model that consisted of two rigid and two rotatable sub-conductors with the same imitated triangular ice accretion. A significant galloping suppression effect was observed using the sector model that consisted of two rigid sub-conductors with imitated triangular ice accretion and two circular cylindrical rigid sub-conductors. This shape of the sub-conductors simulates the shape of ice accretion on rotatable sub-conductors when ice accretes on them while they rotate. These results suggest that, to accurately evaluate the galloping suppression effect of a loose spacer under wind direction conversion after ice accretion, the difference between the ice accretion shapes for rigid and rotatable sub-conductors should be considered. Furthermore, in a few cases, the total vertical amplitude reduces because of torsional oscillation. We derived a formula for evaluating non-dimensional vertical amplitude from the energy balance of aerodynamic force and structural damping during one oscillation period, when both vertical and torsional oscillation occurred. Then, the conditions of torsional amplitude and phase deference between vertical and torsional oscillation, which reduce vertical amplitude, were described.

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