基于嵌套网格方法的悬跨海缆涡激振动特性仿真

由于海流的长期冲蚀作用，埋设于海床表层的海底电缆容易形成悬空长度、悬空高度随时间逐渐开展的悬空段。当海缆悬空长度达到一定值时，海缆后方旋涡的脱落频率将与海缆的自振频率接近，发生频率锁定现象，处于锁定状态下的海缆振幅较大，极易引发铅护套的疲劳破损，因此考虑横流向和顺流向的耦合作用，建立了二维弹簧-阻尼涡振模型，并采用基于嵌套网格的切片法对不同参数影响下的悬跨海缆涡激振动响应进行仿真。结果表明：不同长度下海缆跨中节点的运动轨迹多呈“8”字形，同一约化速度下，海底电缆涡激振动横流向位移远大于顺流向振幅，但海缆在横流向的振动频率接近顺流向振动频率的2倍。海缆横流向最大振幅与海缆直径接近，端部约束方式和悬空长度主要影响海缆进入锁定区间的最小流速，对2个方向的最大振幅的影响较小。     

考虑环境因素时雨滴对直流输电导线电晕振动的影响

为了研究环境因素对输电线路电晕振动的影响,该文在分析输电导线电晕振动的基础上,基于有限元法建立了输电线路电晕振动模型,结合Newmark直接积分法求解偏微分方程,得到了电场强度变化时导线的振动位移,计算数据和实验数据相吻合。然后求取了考虑环境因素(相对空气湿度、相对空气密度、导体表面等效粗糙程度、雨水电导率等)时导线的振幅。结果表明:导线振动幅值随相对空气湿度的增大而增大,相对空气湿度为0.8时,导线最大振幅比相对空气湿度为0.2时增大了约7%;随相对空气密度的增大而减小,相对空气密度为0.6时,导线最大振幅比相对空气密度为1.08时增加了约14%;随导体表面等效粗糙程度的减小线性增大;和雨水电导率没有明显关系。     

间隔棒对塔线体系脱冰跳跃的抑制研究

输电线路电力事故主要由导线微风振动、导线舞动和覆冰导线脱冰跳跃3种情况引起。其中覆冰导线脱冰跳跃使得导线跳跃较大的幅度,导致相间间距不足引发电气事故,且较大的导线跳跃易引发机械事故,在三相导线呈竖直排列的线路中,脱冰跳跃引发的危害尤为严重。针对三相导线呈竖直排列的输电线路,建立输电铁塔一线一相间间隔棒体系的三档有限元模型．当覆冰导线脱冰跳跃时,在不同的脱冰相组合下,研究相间间隔棒对塔顶位移的抑制规律,并对几种相间间隔棒布置方案进行研究。得出在档距的2／9、1／2、7／9处加装相间间隔棒是最优布置方案。     

导线振动半波长及防振锤安装距离的分析

高压输电线路,当风速从0.5至8米/秒时,导线便产生振动。长时间的振动能使导线产生疲劳断股,影响运行安全。故在高压输电线路设计时导线需要采用防振措施。     

大跨越输电导线自阻尼特性分析与试验研究

准确掌握导线自阻尼特性是大跨越输电线路微风振动防振减振设计的关键问题。基于导线微风振动平衡原理,提出大跨越输电导线自阻尼耗能功率计算公式,考虑导线刚度比例阻尼的作用,建立自阻尼条件下大跨越输电导线微风振动力学模型,利用分离变量法求解导线的振动方程获得其模态位移。以特强钢芯铝合金绞线AACSR/EST-500/280为试验对象,通过电磁激振器模拟微风激励力,利用非接触式电涡流传感器进行导线振动数据采样,测试导线自阻尼耗能特性曲线,并与理论结果进行对比分析。在此基础上,研究运行张力、抗弯刚度对大跨越导线自阻尼耗能的影响。结果证明了导线自阻尼理论公式计算结果的准确性,以及自阻尼理论公式的正确性;另外也证明:导线材料抗弯刚度越大,导线自阻尼耗能增大,导线波腹处的振幅呈现减小趋势;随着导线张力的增加,输电导线自阻尼功率减小,导线波腹处的振幅呈增大趋势。     

风荷载对输电线路舞动的影响及防舞动措施

输电线路在风的作用下会发生振动甚至舞动,导致输电塔线体系倒塌,造成严重的输电线路事故;分析不同情况下风速、风向对输电线路舞动的影响,提出可采用水平布置导线的方式,确定导线的水平相间距离远大于导线舞动的水平方向位移,即可防止导线问发生碰线闪络,提高导线的防舞动能力;另外,通过加装防舞动装置也可防止输电线路发生舞动,保证输...     

基于光流场的输电导线舞动监测方法

提出基于光流场的输电导线舞动监测方法,以输电导线舞动视频中截取的多帧连续图像为研究对象,利用金字塔光流法计算图像中各点的光流值,通过形态学滤波中的闭运算滤除孤立噪声点,设置面积阈值提取图像中舞动的导线;对图像进行多层亚像素级滤波处理,把图像中向量场以横向、纵向分为实值图,以横向、纵向估算光流像素点的位置并计算出光流速度;描绘出图像中各点的运动方向和位移,实现导线舞动的自动监测。该方法克服了视频监测单纯依靠工作人员观看导线运行状况视频的弊端。实例分析结果表明,该方法能够准确地检测出导线舞动的目标区域并计算出导线上各点的速度和舞动位移。     

直流输电导线负极性电晕放电离子风流动特性研究

为厘清输电线路电晕放电与导线振动特性间的关系,该文对有来流时直流输电导线负极性电晕放电离子风的流动特性进行了研究。利用电–流体力学方法,建立与Navier-Stokes方程耦合的二维单极离子漂移模型,研究导线电晕放电时电压和导线直径对电流体力、离子风流场分布和流速大小的影响。研究结果表明,域内的最大速度出现在距离导线边缘1mm处,离子风会抑制模拟域中的最大速度,而对尾流区域的来流速度有明显激励作用;在电晕放电发生后,电压等级的增大对导线周围速度大小影响较小,但会使导线表面的电流体力增大;导线直径对离子风影响显著,导线直径的改变将诱导组合速度分布发生改变,并使电流体力增大,最大组合风速也相应提高。研究结果将为高压输电导线电晕振动特性研究提供理论指导。     

架空输电导线机械起舞受力与频率关系的理论计算

导线舞动严重威胁输电线路正常工作,为了更深入研究架空输电导线舞动运动规律,根据输电导线舞动时导线做椭圆运动特点,计算得到利用机械数控设备模拟输电导线舞动时需要的力与频率和振幅的关系,绘制出架空输电导线舞动时所需外力与频率变化关系的曲线图,计算了档距100 m的单导线和双分裂导线在舞动频率从0.1 Hz变化到1 Hz范围时所受的外力大小。计算结果为利用人工机械的方法使架空输电导线产生椭圆轨道舞动提供理论依据。机械数控设备模拟输电导线舞动可以测量输电导线舞动时耐张串的扭转情况。由于条件所限,尚未完成耐张串扭转角的测量工作。     

内共振系统发生舞动实例的分析

此文介绍了一个覆冰导线节段模型舞动的实例。系统处于内共振状态，在风洞吹风时，垂向位移和扭转两个自由度运动发生了强烈的耦合，形成舞动。     

500kV低电感输电线路——湖东试验线路动态现象的观测概要

近年来,由于电源大容量化、远距离化及线路用地的限制,要求采用大功率、长距离输电线路。关西电力公司为使输电容量增加,采用大直径、多条分裂导线,并为了缩小相间距离,正在对500kV低电感输电线路进行研究。当应用这样输电线路的时候,要考虑输电线路怎样才能顺利通过严重复冰地区。并掌握由于风力或冰雪等所导致的导线横振,舞动等异常振动,对之确定相应的设计条件是十分重要的。     

覆冰导线舞动方程的建立及求解策略

架空导线的覆冰舞动是导致线路跳闸的重要因素,严重威胁着电力系统运行的安全性与稳定性,如何准确地描述其位移与频率的舞动规律就成为亟待解决的问题。基于拉格朗日原理建立了包括垂直、水平以及扭转的3自由度的舞动运动方程,使用模态摄动法描述导线舞动时各微元的相对位置关系,考虑到覆冰导线大幅舞动的几何非线性,使用Newmark-β法结合Newton-Raphson迭代求解覆冰导线舞动运动方程,并提出了有效的求解算法。由算例获得的舞动位移幅值及频率的数值解与实测值较为接近,从而证明了模型及算法的有效性。研究表明：覆冰导线舞动是一种以垂直运动为主的自激振动,其舞动频率十分接近于覆冰导线体系垂直振动的固有频率。在覆冰导线舞动的应变模型与气动力系数处理上有较大改进,且使用模态摄动法大大减少了计算量并提高了舞动位移的计算精度,从而为准确估计因舞动导致的线路跳闸概率计算奠定了良好的基础。     

架空输电塔线体系有限元建模及风载分析

架空输电线路发生严重的微风振动时会造成断线倒塔等电力事故.为此研究了输电线路中某一耐张段所在的塔线体系,建立"三塔两线"有限元模型,通过模态分析发现输电单塔主要表现为铁塔的扭转和侧移振型,塔线体系主要表现为输电导线的侧移和扭转振型.静态风载分析表明,风速与塔线体系中导线的最大位移成正比,导线自重在风速较低时对线路风振影...     

特高压输电线路工频电场的仿真研究

针对特高压输电线路分裂导线等效半径较大的特点,在建立特高压输电线路分裂导线模型的基础之上,基于边界元法对单回平行排列、同塔双回、紧凑型及单回酒杯塔型4种不同的输电线路分裂导线表面及线下距地1 m处的工频电场进行了计算。结果表明,针对我国复杂的地理条件可以采用不同的导线分布模式,其中紧凑型输电方式不仅可以改善线路下电磁环境,而且还可大幅减少输电走廊的宽度。     

阻尼间隔棒及双摆防舞器对特高压架空输电导线覆冰舞动特性的影响

为了能够准确分析和评价阻尼间隔棒与双摆防舞器对大截面、多分裂特高压输电导线覆冰舞动的影响,首先依据防舞器分布特性,将二者的质量和转动惯量沿导线分布情况定义为狄拉克函数形式,再通过曲梁建模方法得到描述覆冰导线运动的常微分方程,并以6?1 250 mm2导线为例进行了非线性振动特性分析。结果表明,二者的优化参数及安装、布置方案会对特高压输电导线的分布质量、阻尼特性等结构参数产生影响,进而改变其覆冰舞动特性;对二者进行合理优化设计和配置,不仅可以提高特高压导线系统的临界失稳风速,增强其抗风能力,亦可在实际风速略大于临界失稳风速时获得良好的抑舞特性。为特高压输电线路及其金具的设计工作提供了有效的理论参考依据。     

节能型防振锤加固金具的研制及应用

<正>输电线路架空导线、地线受到1~3级微风吹拂时,将产生周期性振动,称为微风振动。这种振动振幅小、频率高、振动时间长,长期振动将导致导/地线疲劳断股、断线及杆塔金具磨损,影响线路的安全运行。为了抑制导/地线的微风振动,线路上一般需要安装防振锤。当导/地线带动防振锤一起振动时,导/地线的振动能量会被防振锤吸收,以热能或声能的形式散发掉,从而降低导/地线的振动强度,     

导线舞动时输电铁塔的振动可靠性设计方法

从最大位移（挠度）设计准则出发,建立了导线舞动时,输电铁塔振动的安全设计边界方程,从而给出可靠度设计方法,提出了输电铁塔因导线舞动而发生振动的频率设计准则、确定设计许可参数ε的方法、提高其可靠性的途径及确定塔身破坏位置的方法。     

特高压六相输电线路工频电场强度计算

为研究特高压六相输电线路表面电场和空间电场的特性,参考特高压同塔双回输电线路杆塔结构,计算设计特高压六相输电系统杆塔典型尺寸并选取分裂导线型号。在此基础上,考虑分裂导线中各子导线间的相互影响,计算特高压六相输电导线表面最大场强和线路下距地面1 m处的空间电场分布,并将计算值与相应电压等级的同塔双回线路进行比较,结果表明特高压六相输电导线表面场强和线路下距地面1 m处的空间电场均优于同塔双回线路。故特高压六相输电线路具有更好的环保性能。     

微风振动下导线的响应及振动防治

针对微风振动过程中导线以及防振锤消耗振动能量的问题,设计了导线室内振动自阻尼试验以及防振锤消振试验。通过导线自阻尼试验拟合推导出导线的自阻尼公式,并使用能量平衡法计算出导线振动频率和幅值之间的关系。在防振锤消振试验中,采用光纤光栅应变采集系统分别测量导线刚性固定端出口、防振锤与导线连接的线夹处以及防振锤钢绞线处等应变,对比分析可知,在导线振动频率接近防振锤自振频率第4阶频率时,防振锤钢绞线的应变存在峰值,钢绞线弯曲消耗的振动能量较大,据此提出可以依据钢绞线消耗振动能量的重点频段来设计防振锤。     

覆冰导线非稳态空气动力参数模拟

在覆冰分裂导线舞动过程中,导线的扭转振动与横向振动耦合,产生非稳态运动。基于输电导线节段模型的耦合运动,推导输电导线的非稳态空气动力表达式,并对该表达式进行数值模拟,得到的非稳态空气动力参数用已有的风洞数据进行验证。非稳态空气动力参数模拟是对某些较难测试的风洞试验的一个有益的理论补充。