钢芯铝绞线在张力与温度共同作用下的分层应力

通过理论推导得到钢芯铝绞线在温度和张力共同作用下,分层应力计算公式;同时以某实际工程为例,在有限元软件中通过仿真分析得到各层应力的有限元仿真值;有限元仿真值与理论值进行对比,二者误差在5%以内,满足实际工程要求。研究表明:仅在张力作用下,钢芯铝绞线轴向应力会出现明显的分层效应。钢芯铝绞线中钢芯层承担的应力明显大于铝股层,约为铝股的3～4倍;在张力和温度共同作用下,导线运行张力随着温度的升高而减小;同时随着温度升高,钢芯层应力在增大,铝股层应力在减小。     

架空导线径向温差及允许载流量研究

以常用的LGJ300/50钢芯铝绞线为例,基于稳态热平衡方程和IEEE Std 738—2012标准,考虑线股空气间隙和实际接触情况,利用ANSYS建立了精细化导线模型,对其径向温差及考虑径向温差时的允许载流量进行了分析。结果表明:导线运行时存在内部高、表面低的径向温度场,温差可达4～10℃;导线温度对风速0～3 m/s、风向角0～45°以及导线直径(型号)较为敏感;径向温差对导线允许载流量的影响可达10%以上。考虑径向温差时,导线允许温度限值的定义对其允许载流量影响较大,建议将规范规定的导线允许工作温度理解为导线的平均温度。     

基于应变累加法计算输电线路的弧垂

利用应变累加法,计算了钢芯铝绞线(LGJ或ACSR)的钢芯和铝线的总应变,得到其与应力和导线温度的关系.在考虑导线初伸长的基础上,利用迭代法计算了导线的弧垂.计算结果表明:对于型号为LGJ240/40的钢芯铝绞线,在档距为400m时,温度每升高10℃,弧垂增加约为0.45m.     

股线扭角和温度对导线综合系数取值影响的有限元仿真及应用

根据力学理论分析了考虑股线扭角的钢芯铝绞导线综合系数理论计算公式,通过有限元仿真研究了导线运行温度变化对绞线综合系数的影响;同时以某实际工程为例,分析综合系数理论解与有限元仿真解对导线弧垂应力计算误差的影响。研究表明：钢芯铝绞导线的轴向综合热膨胀系数不随温度变化,而综合弹性模量随温度的升高而变大;小截面导线JL/G1A-400/35在小档距400 m和大截面导线AACR/EST-500/227在大档距2 000 m,温度每升高10℃,综合弹性模量约增加2～3 GPa;考虑温度效应下综合系数的不同取值,在最高设计运行温度时,小档距小截面输电线路弧垂应力存在大于5%的计算误差,大档距大截面输电线路弧垂应力计算误差小于1%。     

碳纤维复合芯导线施工研究及应用

碳纤维复合芯导线是一种节能型增容导线,具有节能降耗、重量轻等优点。碳纤维复合芯导线由于其自身结构特点,在施工过程中容易出现导线碳纤维复合芯棒内缩、导线铝股松弛、外层铝股损伤等现象。通过对碳纤维复合导线展放、压接、质量控制的研究,在由常规钢芯铝绞线更换为碳纤维复合芯导线改造的通惠220kV送电线路工程中,通过施工过程中不断总结减少了复合芯棒内缩、导线铝股松弛、外层铝股损伤、紧线时导线外层铝线已起泡等对架线施工的影响。本施工方法适用于220kV及以下新建线路和改造线路工程,尤其是应用于在走廊通道紧张,线路运行温度高、低弧垂等情况下的碳纤维导线架设。     

基于导线径向温度和蠕变的导线弧垂计算方法

输电线路弧垂是线路安全运行的重要指标，针对输电导线温度非均匀分布和蠕变带来的弧垂计算偏差，本文开展了径向温度和蠕变对弧垂计算模型影响程度的研究。首先，基于导线的物理构成和结构特征建立了导线的有限元模型，对不同运行状态下的输电导线进行有限元仿真，分析了不同运行状态下的导线径向温度分布规律；其次，建立了考虑径向温差的导线应力、导线径向热膨胀和蠕变的弧垂计算模型，基于力平衡原理研究了考虑径向温差的导线径向热膨胀、导线应力与伸长量的关系，分析了蠕变与伸长量的关系，并通过伸长量与弧垂的关系函数得到导线弧垂；最后，为了验证该弧垂计算模型的准确性和实用性，本文基于陕西某110 kV实际输电线路进行了验证。结果表明：对于本现场实际运行的导线来说，蠕变对弧垂计算的准确性影响最大，其次是导线径向温差，最后是径向热膨胀；在忽略导线径向温差、径向热膨胀和蠕变时，弧垂计算的误差范围为-45.2%~-30%，最大误差高达45.2%，而本文的优化模型计算误差小于1.1%；当忽略导线径向温差和径向热膨胀时，导线弧垂计算存在误差，且随着径向温差的增大，忽略导线径向温差和径向热膨胀带来的弧垂计算误差也逐渐增大。     

输电导线新型模型的应力分层特性研究

输电导线的破损是影响输电线路安全运行的重要因素之一,研究其破损机理具有重要的工程意义。钢芯铝绞线(ACSR)是目前应用较为广泛的输电导线类型之一,为解决传统研究中导线模型相对复杂与内层应力难以测量的问题,提出了一种新型有效的建模分析方法,并利用Abaqus软件对所提出的方法进行研究,通过将仿真结果与文献中的结果对比,验证了分析模型的有效性。同时利用此分析方法建立了JL/G1A-630/45型钢芯铝绞线模型,通过有限元方法和试验研究对其进行应力分层特性研究,将试验、有限元、理论计算等的结果进行对比,验证了所提出的分析建模方法。研究结果表明:铝线股内层应力大于外层股线,档中与约束端位置应力较大,接触中心有应力集中现象,容易引起导线的破坏。     

架空导线径向温度场的数值模拟

基于二维稳态热传导控制方程,考虑了输电导线主要的发热源和散热途径,形成了一套准确的导线径向温度场数值求解方法,并通过实例应用于JL/LB1A-300/50型钢芯铝绞线。结果验证了导线径向温度差的真实存在且不可简单忽略,并且径向温度分布受导线内不同金属材料的单位体积发热率、绞线间接触情况和外界对流等多方面因素的共同影响。     

线夹内线股损伤致异常温升的断线规律

针对异常温升致高压导线耐张线夹处断线的多发性现象,采用理论和试验方法对其断线规律进行研究.在对液压后耐张线夹内线股应力状态定量化的基础上,提出了线股损伤速率定量模型.结果表明,导线与线夹之间的应力、钢芯与铝股间的应力以及双层铝股间的应力分别为47.2、96.9、87.0 MPa;线夹内线股损伤速率为4.802 8mm3/a,线夹外线股损伤速率为0.825 7mm3/a,两者比值为5.81倍,即线夹内线股损伤致异常温升的断线倾向明显高于线夹外的导线.由此可为高压输电导线的安全监控提供一定的技术支持.     

隐框玻璃幕墙温度应力的有限元分析

为进一步了解隐框玻璃幕墙温度应力的分布规律,采用ANSYS有限元分析软件,对单块隐框玻璃在内外温差作用下的应力分布进行了模拟分析,并分析了玻璃尺寸对温度应力分布的影响.结果表明:在内外温差作用下,玻璃板角部的应力最大,且在室外温度为-30,℃时应力最大;随长宽比的增大,玻璃板长边应力、短边应力以及板中心应力均逐渐增大,且板中心应力增大较快,水平向线应变逐渐增大,而竖直向线应变逐渐减小,玻璃板心挠度先增大后略微减小.     

钢芯铝绞线的拉-扭耦合效应计算

由于捻角因素的影响,钢芯铝绞线在实际应用中往往会产生耦合效应。其中,拉-扭耦合效应对股线防滑具有积极作用。对拉-扭耦合效应的作用原理进行理论分析,以JL／G1A-500-54／7型钢芯铝绞线作为计算实例,最终获得该效应与股层节径比的关系,并为股线防滑提出了一些建议。     

基于CAESARⅡ的集气站放空管道应力优化研究

为了保证某集气站改建的放空管道安全运行,对其设计方案进行管道应力优化研究.利用CAESARⅡ软件分别对管道设计压力,操作温度,管道壁厚,约束条件的影响机制进行模拟计算和分析.结果表明:管道一次应力随着设计压力的升高而增大,随着管道壁厚的增加而减小;二次应力随着管道运行温度与环境温度温差的减小而减小,随管道壁厚的增大而减小;设置约束可以有效减小位移和一次应力,但固定约束会使二次应力增加,承重约束对减小管道位移作用较小.在设计中,管道一次应力较大,可以采用增设15个导向约束,并合理布置约束位置的方法进行优化,放空管道的最大一次应力降低10.8％ 左右,符合安全要求.     

微风振动下型线的应力应变与疲劳仿真分析

研究架空导线在微风振动情况下应力与应变等状态时,通常需要做导线风洞实验,但是做导线风洞实验成本极高,极难实现,故提出了一种仿真铝合金芯铝型导线的应力应变及疲劳破坏的仿真方法,首先结合Diana&Falco风洞实验曲线,将作用在导线上的风能简化成作用力,将微风振动引入到有限元系统来分析导线模型的应力与应变情况,再将ANSYS分析后的结果作为FE模型导入到NCODE中进行疲劳寿命分析,分析结果表明整根导线的应力应变主要集中在靠近端面处,单股导线的应力应变主要集中在股线接触面上和股线的棱边上,对导线疲劳破坏分析表明,最易发生疲劳破坏的区域是股线接触处和单股线的棱边上。选择JLX/LHA1-465/210型铝合金芯铝型导线作为研究对象。 更多还原     

通电螺旋线圈三维温度场的计算

本文导出了螺旋线坐标系中的热传导偏微分方程,从而把三维问题简化成二维问题.对静止空气中的线圈温度分布的计算结果表明:为导线的线径、导线的热源强度、环境温度和介质的导线系数为常数时,线圈内的最大温度随线圈半径的增大而增大,随导线螺距的增大而减小.     

钢芯铝绞线微动疲劳机理及其疲劳寿命的研究进展

微动疲劳普遍存在于钢芯铝绞线中,在长期的使用过程中,微动磨损及腐蚀同时存在,共同损害输电线路,造成巨大的隐患。综述了钢芯铝绞线的微动疲劳研究进展,介绍了钢芯铝绞线的微动疲劳机理、裂纹萌生和扩展机制及其影响因素。结合超高压输电导线结构特性及受力特性,基于非线性强度退化模型,研究了钢芯铝绞线的疲劳寿命,并提出了一些尚待研究与探索的问题。     

导线覆冰过程中的晶释效应试验研究

在低温低气压人工气候室内模拟自然覆冰条件,对LGJ-400/25型普通钢芯铝绞线和Drake-1020型瓦型导线进行了带电和不带电覆冰-融冰试验研究,分析了2类导线的异同。结果表明,普通钢芯铝绞线和瓦型导线带电及不带电覆冰均存在晶释效应;在施加交流高电压后,污秽离子向冰层表面迁移的速度加剧了,即冰的晶释效应加剧了;对比LGJ-400/25型普通钢芯铝绞线和Drake-1020型瓦型导线在带电和不带电覆冰下的晶释效应可知,瓦型导线由于其特殊的表层结构,覆冰量更少,但两者晶释效应的剧烈程度几乎相同,不同的导线类型对晶释效应的影响不大。     

考虑压滤效应下饱和黏土压密注浆柱扩张理论

为了研究压滤效应对压密注浆的影响,在考虑滤出水渗流和土体弹性变形耦合的基础上,推导出考虑压滤效应时饱和黏土压密注浆柱孔扩张的控制方程.并在不考虑土体渗透率的变化的前提下,对该控制方程进行简化,得到径向应力和径向位移的表达式,该简化方法可较好地计算柱孔扩张问题中径向应力和径向位移.与考虑压滤效应下柱扩张理论相比较,传统的柱孔扩张理论无法考虑压滤效应和有效应力比的影响,当有效应力比较小时(即浆液较稀),传统方法的误差较大.利用考虑压滤效应下柱扩张理论对压密注浆过程进行分析,结果表明：在相同的注浆压力下,随着有效应力比α的减小,内侧土体的径向应力和径向位移逐渐减小,外侧土体的径向应力和径向位移逐渐增大.有效应力比越小,即浆液越稀,压滤效应对压密注浆的影响越大.     

黏土中考虑土体卸荷效应的后注浆压密模型

为研究黏土中考虑土体卸荷条件下后注浆的压密效应,基于球孔扩张理论并通过土体弹性模量折减值来考虑不同卸荷程度的影响,建立考虑土体卸荷效应影响的压密注浆模型,计算不同卸荷程度下压密注浆极限注浆压力、浆体扩张率、塑性区扩张率、径向和环向应力以及径向位移沿径向的分布关系.结果表明:压密注浆极限注浆压力以及塑性区半径随浆体扩散半径增长的速率均随土体卸荷比的增大而非线性减小;同一注浆压力下,当卸荷比小于0.8时,土体卸荷程度不同对土体内部径向应力、环向应力以及径向位移沿径向分布不产生显著影响,当卸荷比大于0.8时,注浆体周围同一位置处的土体径向应力、环向应力以及径向位移显著高于卸荷比小于0.8时的情况;同一注浆量下,相同位置处的土体径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力和稳定径向应力对应的径向距离均随卸荷程度的增大而减小,但是土体径向位移分布不受卸荷程度改变的影响;同一卸荷比下,相同位置处的径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力、稳定径向应力以及稳定径向位移对应的径向距离均随注浆量的增大而增大;最小环向应力值不受卸荷程度和注浆量改变的影响.     

空心股线堵塞程度对发电机定子线棒温度场的影响

在建立发电机定子线棒温度场计算模型的基础上,以某台600 MW发电机的定子下层线棒为研究对象,计算了线棒内某根空心股线发生部分堵塞时的温度场分布.结果表明,空心股线堵塞会不同程度地影响定子线棒的温度分布;线棒的温度与空心股线的堵塞程度有关;而对线棒的某些位置来说,其温度并不是随着堵塞系数的增大而升高的.     

三角形小翼纵向涡发生器的流动换热

探究了加装三角形小翼纵向涡发生器的H形翅片换热流动特性.模拟结果显示,随着来流速度的增加,回流区里的气流温度逐渐升高;随着雷诺数的增加,压力损失、努谢尔数增大,进出口温差、欧拉数、换热因子和综合性能都减小.随着攻角的增大,加装纵向涡发生器的单H形翅片的进出口温差、压力损失、努谢尔数、欧拉数和换热因子都增大,而综合性能先增大后减小.