扰流器防舞机理的理论研究

通过对扰流防舞器的防舞机理的理论研究，建立起缠有扰流器的导线覆冰后空气动力学特性的计算模型及计算方法，经过某些适当的近似处理后，用计算机对多种模型、多种条件下的缠有扰流器覆冰导线的各空气动力系数进行计算并绘出其相应的系数曲线，得出扰流器具有良好的防舞效果的结论     

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.     

覆冰四分裂导线舞动数值模拟方法

覆冰四分裂导线舞动问题严重威胁超高压线路的安全运行,对舞动的理论研究可有效推动防舞技术的发展。采用具3个平动自由度和1个扭转自由度的两节点索单元模拟分裂导线各子导线,利用空间梁单元模拟间隔棒,建立可考虑子导线尾流效应的舞动分析有限元模型。采用对加速度中心差分、对速度向后差分的时间积分法对舞动进行非线性数值求解,利用MATLAB编制了相应的计算程序。运用该方法对典型算例的舞动进行数值模拟,结果表明:该方法可有效模拟覆冰四分裂导线的舞动特性,所编写的求解程序具有较高的计算精度和效率。     

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。     

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.     

紧凑型输电线路相间间隔棒防舞研究

紧凑型输电线路由于相间距离小,导线覆冰舞动造成的相间闪络等危害已经成为紧凑型线路最主要的一种灾害形式.用有限元方法建立了特高压紧凑型连续三档线路相间间隔棒防舞计算模型,给出了4种档距情况下紧凑型线路相间间隔棒一般布置方案及加密布置方案.在4种不同档距及不同风速条件下,通过数值分析得到了相间间隔棒布置方法对舞动幅值及相间距的影响.根据数值计算得到的结果对紧凑型线路的防舞设计具有重要的指导意义.     

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.     

正弦风场新月形覆冰导线动态气动力特性

为研究脉动风场对覆冰导线动态气动力特性的影响,利用Fluent软件的用户自定义函数和动网格技术,计算了正弦风场下新月形覆冰导线在垂直振动与扭转振动耦合下的动态气动力系数,并与相同舞动条件下定常风场模拟结果进行比较;分析了来流速度脉动频率和幅值对气动力的影响.结果发现:覆冰导线在正弦风场作用下的动态气动力系数平均值略高于定常风场下动态气动力的数值;脉动风频率对阻力系数和升力系数的平均值影响较小;脉动风幅值增加会导致动态气动力系数的平均值增大.因此工程中进行输电线路防舞设计时,应考虑脉动风场幅值对气动力系数的影响.     

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。     

基于微地形的输电线路覆冰等级判别方法

微地形影响输电线路的覆冰程度,根据典型微地形因子对导线覆冰的影响程度及排序情况,提出一种基于微地形的输电线路覆冰等级判别新方法;建立基于微地形的输电线路覆冰等级判别模型及覆冰对比度模型,定量揭示微地形因子与线路覆冰的关系．现场数据统计分析和实例验证结果表明：该方法不仅能定量判别输电线路的覆冰等级,而且能区分同等级覆冰的电力线路覆冰程度,为输电线路的抗冰和防冰提供了理论依据．