基于在线监测信息的架空输电线路覆冰故障率计算

量化冰雪灾害对输电线路的影响,构建线路覆冰故障率模型对于冰灾条件下架空输电线路的安全运行具有重要意义.针对覆冰在线监测终端实时监测数据的特点和局限,提出了一种基于覆冰导线悬点轴向应力计算架空输电线路最大应力的方法,并建立了相应的覆冰故障概率计算模型.结合某单位耐张塔覆冰在线监测终端的运行数据,采用本模型计算的故障率与监测终端记录的微气象和覆冰比值进行了比较,二者变化趋势吻合度较高,证明了所述模型的准确性.     

覆冰荷载下的架空输电线气动稳定性分析

偏心覆冰导线在风激励下极易诱发舞动,研究架空输电线在覆冰荷载下的气动稳定性具有重要意义.传统Den Hartog判别准则求出的是一种近似解,仅适用于攻角较小的情况。在该基础上,更为精确地推导了舞动临界风速与相应来流攻角的关系.算例结果表明,对于重覆冰地区的架空输电导线,在风荷载作用下,极易引起导线的动力失稳,进而引起整个塔线体系的动力失稳甚至倒塌.该气动稳定性分析结果将为线路设计提供技术支持.     

架空输电线路脱冰跳跃模拟试验研究

为了分析架空输电线在覆冰脱落各种工况下的跳跃位移,寻求合理的脱冰方式,设计了覆冰模拟系统、覆冰脱落控制系统和位移测试系统,在临汾电力学校的实际线路上对单档导线进行了7种不同的覆冰脱落工况模拟实验,得到了各种工况下的脱冰跳跃位移,并进行了有限元模拟.结果表明:为了使脱冰跳跃位移最小,对于单档导线应遵循先两端脱冰后中部脱冰的顺序,这与有限元模拟结果的规律一致.     

固原市六盘山地区输电线路设计覆冰厚度研究

通过对六盘山—原州330 k V输电线路走廊内覆冰厚度进行调查研究,并根据六盘山气象站的覆冰观测结果,探讨了电力线路覆冰厚度在空气湿度、风速、植被、山脉走向、线径及导线架空高度等相同的情况下与海拔之间的规律,对该地区的输电线路设计覆冰提出建议.     

典型覆冰导线脉动气动力特性及风偏响应

为了研究冰风工况下导线的风偏响应特性,通过刚性模型高频天平测力风洞试验,测定D形和新月形覆冰导线气动力的平均值和脉动值,获得两类覆冰导线的气动力系数随风攻角的变化规律,验证了覆冰导线顺风向脉动风荷载的准定常假定.利用频域计算方法,研究两类覆冰导线的风偏特性.从覆冰导线气动力和风偏特性两方面对我国规范相关规定的合理性进行研究.结果表明,覆冰导线气动力受覆冰形状和风攻角的影响很大;D形覆冰导线在某些风攻角工况下的风偏响应接近大风工况下的裸导线;我国现行输电线路设计规范忽略覆冰形状和风攻角等因素对导线气动力的影响,对导线的阻力系数取单一值,这种规定不尽合理;采用规范风荷载计算得到的覆冰导线风偏响应在大多数工况下偏小.     

考虑时变气象参数的输电导线覆冰数值仿真

近年来输电线路覆冰灾害频发,给电网运行带来了极大威胁。现有研究大多未考虑时变气象条件对导线覆冰所产生的影响。为对线覆冰增长情况进行有效预测,给输电线路融冰除冰和舞动预警提供重要参考。本文基于导线覆冰机理和欧拉气液两相流模型,提出了考虑时变气象参数时变影响下的输电线路导线覆冰数值仿真方法。在此基础上建立了基于FLUENT和FENSAP-ICE软件的导线覆冰增长数值模拟框架,利用三维仿真模型,研究了温度、风速、空气中的液态水含量、水滴中值体积直径等时变气象参数和导线直径等因素对输电线路导线覆冰质量及覆冰形状的影响,结果表明导线覆冰形状受风速、过冷却水滴中值体积直径、空气中的液态含水量和导线直径影响较大,受温度影响较小。最终利用真实输电线路现场覆冰监测数据以及相应的气象数据对仿真计算方法的有效性进行了验证。预测结果与输电线路覆冰监测结果吻合度较好,考虑时变气象参数的方法比不考虑时变参数的方法更能有效地预测导线实时覆冰形状和质量,表明本文提出的导线覆冰仿真方法具有较好的精度。     

输电架空线路覆冰实时监测和防治方案研究

为解决线路覆冰问题,通过对“弧垂”和“大气质量”监测的研究,提出通过对导线倾斜角进行实时监测来测量线路弧垂和覆冰的思路,和对线路走廊微气象参数进行实时监测的思路;提出了采用弧垂实时监测、线路图像实时监视和小型气象站相结合的综合方法来实时监测架空线路覆冰的解决方案。     

覆冰三分裂导线气动力特性的数值模拟

采用有限体积法和SIMPLEC算法,求解雷诺数在亚临界区内的均匀黏性不可压缩流体的N-S方程,对风吹过平行布置的覆冰三分裂导线的气动力特性进行计算流体动力学（CFD）数值模拟.为克服数值模拟在高雷诺数下的数值不稳定性,在求解N-S方程时采用QUICK迎风格式,其对流项为三阶精度,其余项如扩散项等为二阶精度.针对新月形和扇形2种典型覆冰三分裂导线,分析平行布置的三分裂导线各子导线尾流间的相互作用及其对气动力特性的影响.计算结果表明,新月形覆冰导线比扇形覆冰导线舞动的风攻角范围大,但前者的舞动振幅小于后者;分裂导线中处于尾流区的子导线的气动力系数均小于迎风面子导线的气动力系数,且扇形覆冰导线比新月形覆冰导线更为显著.     

覆冰导线的空气动力参数数值模拟

覆冰导线的空气动力参数是导线舞动的关键因素.由于覆冰形状的多样性,风洞试验研究代价巨大,仅靠风洞试验提供覆冰导线的空气动力参数是不实际的,因此有必要采用数值模拟的方法.提出了基于面元法的覆冰导线空气动力参数的数值模拟方法,采用有粘性的绕流模型,编制计算程序对覆冰单导线随攻角变化的空气动力参数进行了数值模拟计算.该程序系统简单易用,能快速得到结果.通过比较,所得数值模拟结果与试验结果基本一致,一定程度上反映了覆冰单导线气动力的规律.该方法是一种实用、快速、有效的数值解法,为覆冰导线舞动计算与仿真的深入研究提供了一种有效的途径.     

架空输电线路在重冰区运行的分析及防冰措施

针对近年来发生的由覆冰引起的倒塔断线、冰闪及舞动等冰害事故,对几种不同冰害事故分析了其形成过程及特点。并从自然气象条件和设计等方面分析了冰害事故发生的原因。结果表明：我国冰害事故具有持续时间长、发生频率高、覆盖面积大等特点;微气象地区的严重覆冰会引起输变电设备电气性能和机械性能的下降,严重覆冰引起过荷载、不均匀覆冰或不同期脱冰引起张力差、绝缘子串覆冰闪络及覆冰导线舞动是造成覆冰事故的主要原因。结合超高压输电公司贵阳局黎平分局负责运行维护的输电线路处于贵州黔东南地区延伸至广西柳州地区的气候及地形变化地段,需要考虑两个及以上的气象区,从运行维护和设计上提出了防治冰害事故的措施。     

覆冰导线连续体模型及仿真分析

对于应用Galerkin法建立的覆冰导线风致振动连续体非线性动力学模型进行数值分析.借助于符号运算软件Mathematica程序,模拟覆冰导线在不同工况下的振动幅值、激起的振型和动态张力等.模拟结果表明小跨度覆冰导线以一阶振型为主、大跨度则以三阶振型为主,且动平衡张力大于静平衡张力.将上述分析结果与有限元模型分析结果进行比较,二者基本吻合.结果表明连续体覆冰导线解析模型能很好地体现动力系统的结构特点和舞动特性.     

输电导线扰流防舞器气动力特性风洞试验研究

为了研究扰流防舞器的防舞效果及扰流防舞器直径对防舞效果的影响,分别对新月形覆冰输电导线、安装扰流防舞器的无覆冰输电导线及安装3种不同直径的扰流防舞器的新月形覆冰输电导线,进行刚性足尺截断模型天平测力风洞试验.测定各种工况对应的气动力系数曲线,通过对邓哈托系数和尼戈尔系数的分析,研究不同直径的扰流防舞器的防舞效果.试验结果表明：新月形覆冰导线会发生舞动;扰流防舞器不会使导线无覆冰时发生横风向舞动,使导线发生扭转舞动的可能性不大;不同直径的扰流防舞器均具有一定的防舞效果,其中直径为0.75倍导线直径的扰流防舞器的防舞效果最佳.     

输电导线覆冰研究

通过导线覆冰试验，研究了输电导线覆冰的过程和规律，探讨了防止导线舞动的新途径     

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线跳跃高度与风速之间的关系,以及风速、爆破量对导线动张力的影响.结果表明:考虑风载荷作用下的爆破除冰试验中,对导爆索延时爆破能够降低导线跳跃高度;在一定风速下,对覆冰20 mm的导线进行爆破除冰时,爆破量存在一个临界值,当爆破量小于临界值时,导线跳跃高度基本不变;当风速过大时,导线动张力峰值会大于导线最大许用运行张力,并不适合进行爆破除冰,而在无风和低风速条件下可以选择合适爆破量进行爆破除冰工作.     

架空输电导线三维时变积冰计算

输电线路覆冰严重影响电网安全运行。现有输电线路积冰模型多忽略轴向积冰差异,且将关键积冰参数设定为时不变(单步)条件,鲜见时变参数(多步)三维积冰模型的讨论。本文基于润滑理论及导线覆冰机理,提出了考虑时变积冰参数影响下的输电导线覆冰模型。依托ANSYS-Fluent ICING模块,对三维导线模型开展时变参数积冰计算,利用真实输电线路覆冰试验数据对计算方法的有效性进行了验证,计算结果与试验结果吻合度较好。在此基础上对比研究了单步与多步积冰算法,并着重分析了输电导线倾斜角度、导线直径对积冰形貌、积冰质量的影响。结果表明：多步积冰计算法较单步积冰计算法精度提高约8%。干覆冰条件下,随输电线倾斜角度增大,输电线上积冰形貌和积冰质量均没有明显变化;湿覆冰条件下,输电线倾斜角度对积冰有显著影响,当倾斜角度由0°增至60°,表面积冰覆盖面积减小、积冰形貌逐渐圆滑,但积冰质量降低约21%。对比不同直径导线积冰计算结果,大直径导线积冰量明显高于小直径导线。     

输电导线覆冰研究

通过导线覆冰试验，研究了输电导线覆冰的过程和规律，探讨了防止导线舞动的新途径。     

四分裂导线舞动特性及线路磨损规律

基于输电线路实际工程,分别建立了四分裂导线风场模型和输电塔-线-间隔棒耦合模型,研究分裂导线气动特性和舞动响应受覆冰形状、覆冰厚度、风速和风攻角等参数的影响规律,明确导线与金具碰撞磨损机理。研究结果表明：各分裂导线间的气动特性存在较大差异,阻力系数受各参数的影响显著,随着覆冰厚度和风速的增加阻力系数逐渐增大;覆冰形式和覆冰厚度对升力系数的影响较小,风速和风攻角的影响较大;导线舞动过程中与连接金具发生了摩擦连续碰撞和瞬时强烈碰撞,导线最大接触法向作用力随风速增加而增大,随覆冰厚度增加而降低。本研究揭示了四分裂覆冰导线舞动特性规律和碰撞磨损机理,可以为输电线路防舞动设计和安全运营提供指导。     

电网冰害及防冰技术分析

萍乡属亚热带地区,且是丘陵地带,冬、春季阴湿多雨,其气候、地理条件都易发生冬、春季的架空线路覆冰,对电力系统安全运行威胁甚大。主要是对输电线路造成冰闪和机械破坏,进而影响电网的安全稳定运行,甚至导致电网瓦解事故。     

分裂导线不同步脱冰动力响应研究

输电线路覆冰脱落会引起导地线大幅振动,对线路结构产生潜在的危害,在分裂导线中更容易发生子导线不同步脱冰的现象。首先开展了单导线脱冰试验,验证了输电线路有限元建模及覆冰载荷模拟方法的有效性。随后利用相同的方法建立了六分裂导线-间隔棒体系的有限元模型,研究了分裂导线在不同步脱冰时各子导线的脱冰跳跃高度、导线张力和导线束扭转角的影响因素及变化规律。结果发现:部分未脱冰子导线的最大动态张力超过了导线全覆冰时的静张力,在分裂导线脱冰跳跃研究过程中应重点关注。     

优化架空配电线路中导线间连接工艺的研究

在架空配电线路中,导线间的连接是线路施工中的一道重要工序,导线间连接工艺的优劣直接关系到导线间的连接质量,导线连接质量的好坏又直接影响着架空配电线路的机械强度和电气接触性能,导线接头连接不合格往往会造成接头部位温度升高,导线电阻增大并产生压降,易造成导线断线,发生不必要的事故,因此优化架空配电线路中导线间的连接工艺势在必行.本文主要通过对架空配电线路中导线间连接工艺的分析,并根据实际生活中发生的架空配电线路中导线间连接接头故障,提出改进的架空配电线路中导线间的连接工艺,以供参考和借鉴.