输电线路档距组合对覆冰导线脱冰跳跃的影响

为明确输电线路塔线体系脱冰跳跃张力和幅值特性,揭示各项参数对脱冰不平衡张力和冰跳幅值的影响规律,利用ANSYS建立导线-绝缘子耦合有限元模型,针对档距组合下脱冰档位置和档距的变化,通过控制变量法,得到了档距组合对于塔线体系动态位移和不平衡张力的变化规律.结果表明:随着脱冰档档距的不断增加,其导线悬挂点处的纵向不平衡张力近似呈线性增加;随着非脱冰档档距的增加,中间档脱冰时,其导线悬挂点处的最大不平衡张力增幅不大;不论脱冰档还是非脱冰档变化,当档距较小时,其导线脱冰跳跃高度随档距的增加而增加,当档距增加到一定程度,其导线脱冰跳跃高度的变化趋于饱和.因此,线路档距组合对覆冰导线脱冰跳跃的影响显著.     

大档距/高差线路非均匀覆冰下的脱冰跳跃特性研究

冰区输电导线上的覆冰脱落会减小绝缘间隙,可能引发闪络跳闸,威胁线路安全运行。针对目前基于有限元法的非均匀覆冰下导线脱冰跳跃特性研究的不足,采用有限元方法建立3档四分裂导线计算模型,研究非均匀覆冰和均匀覆冰对导线脱冰跳跃特性的影响,分析非均匀覆冰导线在档距、高差、覆冰厚度等参数下对最大脱冰跳跃高度的影响规律,并对现有经验公式进行改进。结果表明,最大脱冰跳跃高度与非均匀覆冰密切相关,非均匀覆冰下导线的脱冰跳跃高度可能大于均匀覆冰下的脱冰跳跃高度,且最大脱冰跳跃高度所在位置可能不在档距中点,更容易引发闪络跳闸事故。因此,所提非均匀覆冰下导线的脱冰跳跃特性对重冰区线路绝缘设计具有重要工程价值。     

1000kV交流同塔双回输电线路导线脱冰跳跃特性

导线脱冰会引起导线的剧烈运动,使导线跳跃上下摆动,将导致导地线间或导线档中空气间隙的减小,严重时引起闪络;特高压线路由于导线分裂根数较多,截面较大,其脱冰跳跃问题更为严重,特高压输电线路导线脱冰跳跃的考虑对于导线排列,杆塔选型,档距配置等都有重要意义。为此首先进行了单导线覆冰脱落模拟试验研究,研究了不同档距组合、不同脱冰方式下的导线脱冰跳跃规律。还通过计算机仿真的方法针对试验工况进行数值模拟,仿真计算与模拟试验的结果具有相同的规律性。建立了适用于1000 kV交流同塔双回输电线路导线脱冰跳跃分析的3自由度多档导线模型,分析了连续档数、档距组合、档距大小、导线机械参数因素对特高压同塔输电线路脱冰跳跃的影响。分析了15 mm覆冰情况下特高压线路导线脱冰跳跃水平。研究表明,在15 mm覆冰及以下时,特高压同塔双回输电线路相间导线不需要水平偏移,在导线发生脱冰跳跃时线路也能安全运行。     

中冰区输电线路不均匀脱冰张力动态特性研究

输电线路不均匀脱冰是引发线路故障和缺陷的重要原因,为分析脱冰过程的张力动态变化规律,利用有限元分析软件,建立了典型设计条件下的连续档塔线耦合体系有限元模型,分析了不同电压等级、不同因素对输电线路导线脱冰张力动态特性的影响,提炼出了拟合计算公式。结果表明,脱冰率、覆冰厚度、档距、导线型号对导线张力差影响较大,档数和高差影响较小;对于中冰区架空输电线路,导线脱冰后的不平衡张力差峰值约为稳态不平衡张力的1.71倍。设计时应充分考虑瞬时峰值对塔线体系的破坏性影响。     

架空输电导线脱冰跳跃实验系统

导线覆冰是冰区架空输电线中的常见现象,导线脱冰振荡会严重影响输电塔的结构安全。为了实现对导线覆冰脱冰的多工况实验模拟,基于总线架构式设计思想,研制了一套新型导线脱冰振荡非线性模拟实验系统,主要包括脱冰模拟模块、脱冰控制模块和数据采集模块三大部分。脱冰模拟模块负责基本实验环境的搭建,可以根据不同的架空输电线工况进行设计。脱冰控制模块实现脱冰时序的设置,并按照时序高精度地模拟出各种脱冰跳跃工况。数据采集模块对导线动张力进行实施采集,并利用双目立体视觉技术实现导线脱冰跳跃轨迹测量。系统具有较高的自动化水平,控制精度良好,能够有效测得脱冰跳跃过程中的动张力和导线跳跃轨迹。     

超/特高压同塔多回输电线路脱冰跳跃动力响应分析

为了明确超/特高压同塔多回输电线路的覆冰动态特性,采用有限元方法分析了其脱冰跳跃动态响应。考虑几何非线性的影响,采用有限元理论建立了导/地线-绝缘子及铁塔-导/地线-绝缘子体系的脱冰跳跃精细化数值分析模型。以1 000 kV交流双回、500 kV交流双回同塔多回输电线路和±800 kV直流单回、500 kV交流双回同塔多回输电线路为例,考虑塔线耦合效应、脱冰位置、档距和高差等影响因素,完成了不同工况下系统的脱冰跳跃分析。结果表明:当铁塔较高时,塔线耦合作用对导线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响不大,对地线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响较大;边档脱冰产生的纵向不平衡张力明显大于中档脱冰。最后,对导/地线脱冰跳跃纵向不平衡张力百分比取值进行了如下建议:1 000 kV导线及±800 kV导线取10%;500 kV导线取20%;地线取100%。     

塔线体系脱冰不平衡张力影响因素分析

导线脱冰会引起导线张力剧烈变化,产生较大的张力差,容易对输电线路造成严重的电气或机械事故。为此利用有限元瞬态动力学方法,建立导线脱冰跳跃力学模型,对脱冰不平衡张力的多个影响因素进行分析,揭示各参数对不平衡张力的影响规律。结果表明：导线脱冰不平衡张力随覆冰厚度、脱冰档档距、脱冰量、突变高差的增加而增加;导线脱冰不平衡张力随连续档数的增加而趋于稳定;当档距一定时,导线脱冰不平衡张力随悬垂绝缘子串长度的增加而减小;脱冰方式的不同对不平衡张力的影响较大。相关成果可为后续线路结构设计以及制定科学合理地除冰融冰措施提供借鉴作用。     

特高压线路覆冰脱落跳跃的动力计算研究

导线脱冰是冰区输电线路中的常见现象,导线脱冰会引起导线的剧烈运动,使导线跳跃上下摆动,导线跳跃将导致导线档中空气间隙的减小,严重时以致相间闪络;同时脱冰跳跃还会对绝缘子串、金具及铁塔产生较大的动态拉力,对其产生破坏作用,在重冰区大档距的情况下,导线脱冰的影响尤为显著。特高压线路由于导线分裂根数较多,截面较大,其脱冰跳跃问题更为严重,特高压脱冰跳跃的考虑对于导线排列,铁塔选型,档距配置等都有重要意义。本文首先分析了导线脱冰时的非线性的非线性动力过程,建立了适用于导线脱冰跳跃分析的3自由度多档导线模型,确定了采用中心差分的显式积分方法作为计算方法。计算得到了导线脱冰跳跃的时程响应,并分析了脱冰量（百分比）、档距组合、导线机械参数、均匀与非均匀脱冰等因素的影响。     

考虑多档导线及绝缘子串影响的覆冰及脱冰输电导线找形分析

传统的输电导线找形研究主要针对单档导线,对多档输电导线找形的研究很少。以某一耐张段为例,充分考虑各档输电导线及绝缘子串之间的相互影响,在ANSYS中建立了多档输电线体系的整体模型。结合实际线路,给出了输电导线在自重荷载下的初始构型,模拟了导线在各档均匀覆冰及不同档脱冰条件下的形状改变。研究发现,在不同档脱冰条件下,绝缘子串严重偏移,未脱冰导线弧垂明显增加,合理地解释了实际线路出现放电跳闸事故的必然性。该整体模型方法可用于架空导线覆冰及脱冰数值仿真,提前发现因脱冰出现跳闸事故的输电线路段,及时做好应对措施,防范于未然。     

输电线路非均匀脱冰严重工况的规律

导线因脱冰而上下剧烈运动对输电线路造成电气和机械事故。为研究随机非均匀脱冰跳跃建立了3自由度多档导线运动模型,通过数值计算分析随机非均匀1次、2次、3次的脱冰跳跃规律得知:随机非均匀脱冰跳跃幅值最大点并不一定在脱冰档中点;非均匀脱冰段中点位置在0.35~0.75档距之间时能够产生严重的冰跳幅值;非均匀脱冰量一定时,脱冰率越大,冰跳幅值越大;非均匀脱冰量一定且脱冰段数2时,脱冰段互相紧靠比相互分离产生更大的冰跳高度;非均匀脱冰量一定时,脱冰次数对冰跳幅值影响较小,脱冰段整体位置对冰跳幅值影响较大。比较非均匀脱冰与均匀脱冰,证明非均匀脱冰比均匀脱冰具有更严重的冰跳幅值。研究表明,架空输电线路设计应考虑随机非均匀脱冰状况。     

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。     

山坡地形输电线路的覆冰脱冰研究

采用有限元方法研究山坡地形输电线路的覆冰脱冰问题,分析不同覆冰厚度和山坡倾角下输电塔的受力情况与杆塔设计工程量的变化,研究中间档导线脱冰后输电线路的运动情况、绝缘子的轴力和输电塔的基底弯矩响应等。计算结果表明:线路覆冰后,基底弯矩随着山坡倾角和覆冰厚度的增大而增加;导线脱冰后,输电塔的底部弯矩随着山坡倾角的增大而大幅增加。同时分析了山地倾角、覆冰厚度、导线脱冰对杆塔技术经济性的影响,塔重、造价随山坡倾角增大而表现出线性增长趋势,覆冰厚度和脱冰不同造成的增长并非呈简单的线性关系。研究结果为山地情况下输电线路的覆冰脱落荷载取值以及技术经济分析提供参考。     

基于WOA-GA-GRNN神经网络的输电导线脱冰跳跃高度预测

覆冰脱落后导线上下振动会减小导线之间的相间距离,严重时可能造成相间距离小于绝缘间隙,引起输电线路发生相间闪络、跳闸等电气事故,严重影响输电线路安全运行。为准确得到脱冰后的最大跳跃高度,采用鲸鱼算法(WOA)混合遗传算法(GA)对广义回归神经网络(GRNN)参数进行优化,以分裂数、档距、覆冰厚度、脱冰率和导线型号作为参数输入,脱冰后最大跳跃高度作为输出,构建脱冰跳跃高度预测模型。通过有限元分析生成模型训练数据集和测试集,并采用评价指标法评估其准确性。与设计规程公式和工程简化公式的计算结果相比,该预测模型的平均相对误差最小,拟合效果更优,脱冰跳跃高度的计算准确度更高。该模型可以较准确、快速地得出最大脱冰跳跃高度,为输电线路防灾减灾设计提供支撑。     

输电线路档距组合对覆冰导线动态特性的影响分析

为更深入地研究输电线路塔线系统动态特性,完善各项参数对覆冰导线及杆塔的影响规律,采用模拟实际线路的3自由度多档距组合动态程序进行典型线路的仿真模拟计算。通过控制变量法,得出了档距组合对于塔线系统不平衡张力的影响规律,并探讨了现有的相间间隔棒的安装策略对于杆塔及相邻档导线的影响。仿真结果表明,发生风偏时,线路的不平衡张力随档距的增大而不断加大,且增大的幅度也不断上升;发生脱冰跳跃时,不平衡张力随档距的增大而增大,且脱冰档档距与非脱冰档档距对不平衡张力的影响不同;发生导线舞动时,杆塔两侧的不平衡张力随档距的增大而增大,但舞动档档距和未舞动档档距对不平衡张力的影响波形不同。同时发现,采取现有的相间间隔棒安装策略,相间间隔棒的安装对于相邻档的影响不大,能够有效减低导线舞动幅值,而且不会增加塔线系统的力学负担。     

风荷载对输电线路导线脱冰跳跃高度的影响*

针对某500kV四档四分裂原型线路建立有限元模型,采用非线性有限元数值模拟方法研究风荷载对输电线路脱冰跳跃高度的影响,考虑脱冰瞬间气动外形及气动力参数的改变引起的风载突变,通过对不同冰厚和不同风速条件下输电导线脱冰动力响应结果的分析,得到了输电导线最大脱冰跳跃高度与脱冰前后静止状态弧垂差之间的函数关系。利用二元回归分析拟合出了输电导线考虑风荷载作用下的最大脱冰跳跃高度简化计算公式,利用该公式可更精确地计算输电线路导线及导地线之间的安全间隙,具有一定工程实用价值。     

架空输电线路防脱冰跳跃事故技术研究

导线不均匀覆冰和不同期脱冰是冰区输电线路中的常见现象,其对输电线路产生破坏作用,在重冰区大档距的情况下尤为显著。文章介绍了输电线路脱冰跳跃的影响因素及国内外防脱冰跳跃的技术方法。     

输电线路覆冰脱落参数影响研究

覆冰脱落会造成导线断股、金具破坏和闪络等事故,是输电线路的常见灾害之一。为了研究覆冰脱落的振动机理,通过ANSYS有限元软件建立了输电线路模型,考虑覆冰刚度影响,使用生死单元技术模拟了2种典型的覆冰脱落形式,即单导线受冲击荷载脱冰和分裂导线单子导线脱冰。通过数值模拟研究了线路参数和外部荷载对导线脱冰的影响,结果表明：（1）单导线受冲击荷载脱冰在跨度较大时应考虑风荷载的影响;（2）脱冰率和跳跃高度随冲击荷载的增大而增大;（3）分裂导线单子导线脱冰能够加速分裂导线的脱冰过程,并且应考虑风荷载的影响;（4）子导线的数目与分布对脱冰率有影响;（5）在跨中附近布置间隔棒有利于减小最大跳跃高度;（6）不考虑覆冰刚度的模拟结果偏于不安全。研究成果可以为输电线路的设计提供参考。     

紧凑型线路脱冰跳闸故障数值模拟分析

紧凑型线路导线覆冰脱落往往会引发相间及相地闪络跳闸、导地线断股、断线等,为反演故障过程,指导紧凑型线路防冰加固设计及改造,以某500 kV紧凑型线路脱冰跳跃相间闪络跳闸故障为研究案例,基于ANSYS软件建立覆冰导线-绝缘子-相间间隔棒体系的有限元模型,模拟4种脱冰工况,分析不同工况下导线脱冰振动响应,得到导线在脱冰过程中相间间隙和相间间隔棒轴力的变化规律。     

基于微气象监测的输电线路覆冰动态过程估计模型

导线覆冰与脱冰跳跃威胁输电线路的安全运行,因此实现线路覆冰增长与脱冰跳跃动态过程实时趋势估计,对运维检修决策有很大意义。在现有覆冰增长与脱冰跳跃的影响因素研究基础上,提出了基于微气象监测数据的输电线路覆冰及脱冰跳跃发展趋势多时间尺度动态估计模型。以新疆电网某线路运行记录为例进行了建模分析,所提模型与实际运行结果及其他方法对比测试表明,该方法可较好地估计输电线路覆冰增长及脱冰跳跃过程,实用性强,可用于输电线路覆冰及脱冰跳跃监测、越限告警,作为电网调度运行及线路运维检修决策的参考。     

±800kV直流输电线路重冰区导、地线脱冰冲击敏感因素浅析.

结合±800 k V直流输电线路重冰区的实际工程数据,基于脱冰数值计算理论,通过数值方法模拟了六分裂导线在不同档数、档距、高差等复合因素影响下导线的脱冰动力响应过程,分析不同参数条件下导线和地线脱冰对悬垂绝缘子串和耐张绝缘串的冲击效应,得到最不利脱冰冲击效应的控制因素。研究表明:不同档距和高差组合下,档距和高差均最大时脱冰后的冲击效应最强;对于连续档,不同档脱冰时,对其相邻档导地线串的冲击效应最大;脱冰水平冲击效应主要受水平档距的影响,垂直冲击效应主要受高差的影响。