输电线路导线舞动荷载分析

对三种舞动幅值的计算方法进行比较,提出采用气象系数法确定导线各个舞动阶次的幅值.以正弦驻波作为导线舞动激励,分别采用线长法、能量法和有限元法(finite element analysis,FEA)计算孤立档导线舞动张力变化值:线长法与有限元法计算结果基本一致;能量法计算值小于线长法和有限元法,舞动半波数为奇数时,其计算值为其他方法计算值的40%-50%.通过在通用有限元软件ANSYS中建立包含2个独立耐张段和1个独立耐张段的连续多档有限元模型,分析不同档数下耐张塔和直线塔两侧导线舞动张力差的变化规律.分析结果表明:当数不小于4时,档数变化对铁塔两侧导线舞动张力及张力差的影响不大,耐张塔挂点张力差可取两档模型理论计算值的50%;相同档数时,直线塔舞动张力差为耐张塔舞动张力差的12%～25%.基于舞动张力分析结果,提出了杆塔舞动荷载的计算方法.     

基于塔-线-串-棒多相耦合的舞动数值仿真分析

为研究输电线路舞动对导线端部张力的影响,建立塔-线-串-棒多相耦合的直流输电线路模型,分析耐-耐和耐-直-直-直-耐两种模式,得出结论:探究得到不同模式下耐张塔和直线塔端部张力值分布规律;并发现随着档距增加,舞动时导线端部张力逐渐增大,舞动幅值逐渐增大,舞动频率逐渐降低。对比昌吉—古泉工程实际观测结果与数值模拟结果,验证了成果的正确性。针对防舞设计提出如下建议:使用导线最大使用张力对输电塔横担挂点处构件进行强度效验;对非孤立档耐张塔,导线张力差宜设置为90%最大使用张力。     

500 kV输电线路塔线体系舞动响应分析

通过建立连续5档塔线体系有限元模型,采用气动分析法得到了不同阻尼比下的导线张力、不平衡张力和导线舞动轨迹,分析了舞动荷载作用下杆塔动力响应。按照铁塔阻尼计算得到的舞动响应高于导线阻尼计算值。考虑塔线耦合效应后,导线舞动幅值增大,导线张力和不平衡张力减小。导线垂向运动由2个主频的多阶混合振动变为单个主频的一阶振动。当采用铁塔阻尼进行分析时,耐张塔不平衡张力超过断线张力设计值,铁塔横担下截面斜材最大应力超过设计应力,会导致横担被破坏。     

覆冰导线舞动特性及其引起的导线动态张力

建立了覆冰导线舞动的三自由度物理模型,采用Fluent软件对覆冰导线的空气动力参数进行了数值仿真,在此基础上利用Simulink仿真模块进行了覆冰舞动的动态模拟,得到了覆冰导线舞动的基本特性。根据舞动引起的导线长度变化,计算了舞动引起的导线张力变化,分析了舞动幅值、半波数及线路档距等参数对张力变化量的影响。结果表明:舞动达稳定状态时,垂直方向和水平方向振动波形近似为简谐波;舞动轨迹近似斜椭圆;导线水平张力、悬挂点竖向张力分量变化量都随着舞动幅值增加、档距缩短、弧垂增加而增大;单个半波的舞动导致的导线张力变化范围最大,最易使导线损伤;舞动半波数的奇偶性对张力变化百分比有较大影响。     

导线舞动时输电铁塔承载性能及破坏模式分析

为确定舞动荷载作用下杆塔受力及破坏模式,分别建立了500 kV舞动事故线路段连续7档导线—绝缘子模型和塔线体系模型,采用驻波法作为导线舞动激励,计算了不同工况下的导线张力、挂点不平衡张力和垂直荷载。当耐张塔两侧导线不发生一阶舞动时,导线舞动幅值相对较小,产生的纵向不平衡张力小于设计规范规定的断线张力,耐张塔不会发生破坏。发生一阶舞动时,不平衡张力超过断线张力取值,舞动相横担下截面斜材首先会出现应力超限情况,从而导致横担发生破坏,分析确定的铁塔破坏模式与现场破环形式一致。塔线模型与导线—绝缘子模型计算得到的导线张力和不平衡张力峰值较为接近。双挂点塔线模型计算得到的横担主材轴力与单塔模型基本一致,斜材轴力相差约0.2%、8%和2%。     

河南电网500kV同塔双回线路舞动事故分析计算

为预防、治理500 kV线路的舞动事故,采用外加载荷激励的方式模拟导线舞动的产生,建立了简化的导线舞动数学模型,并对500 kV线路进行了动态仿真计算。基于建立的舞动仿真模型,分析了导线档距和舞动峰峰值对导线舞动过程中的最小相间距离和耐张串绝缘子的最大动态载荷的影响规律。结果表明:导线档距对两者的影响相对较小;而随着舞动峰峰值的增加,最小相间距离呈减小趋势,耐张串最大动态载荷呈线性增加的趋势。考虑舞动峰峰值约4.5 m时,最小相间距离仍有较大的安全裕度,而耐张串最大动态载荷相对静态载荷的放大倍数达到了1.55。耐张塔长时间承受导线舞动的巨大冲击力,是导致耐张塔横担受损的重要原因。     

覆冰舞动对导线及绝缘子串力学特性的影响

基于舞动引起的导线长度变化,笔者计算了舞动引起的导线张力变化,分析了舞动幅值、半波数及线路档距等参数对张力变化量的影响,并在此基础上分析了舞动对悬垂绝缘子串偏摆的影响.结果表明:导线水平张力、悬挂点竖向张力分量变化量都随着舞动幅值增加、档距缩短、弧垂增加而增大;单个半波的舞动导致的导线张力变化范围最大,最易造成导线损伤...     

架空输电线路舞动时导线动态张力分析

导线舞动是威胁架空输电线路安全稳定运行的重要因素，我国是舞动灾害最为严重的国家之一，舞动会对输电线路造成巨大的破坏，破坏主要表现为闪络、跳闸，电弧烧伤，金具、绝缘子损坏，导线断股、断线，倒塔等。机械损坏主要是由舞动产生的导线张力的巨大变化引起的。通过对线路舞动时导线动态张力变化的理论及试验分析，得出了张力变化的规律，即线路舞动时导线动态张力（可能达到的）最大值约为导线静态张力的2倍，同时给出了导线张力变化的估算方法。结合舞动产生的导线张力变化对导线、金具、绝缘子等受力构件的影响的分析，提出了架空输电线路从提高机械强度的角度进行防舞设计的方法，为架空输电线路的防舞设计提供了依据。     

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。     

基于张力测量的输电线路导线舞动在线监测系统

本文依据输电线路舞动时导线张力变化的模型,计算了其水平分量和竖直分量的变化值,研制了一套可在线测量导线舞动的监测系统。基于导线机械结构,设计出了适应于线路测量的压力传感器;通过A/D转换,输出张力变化的数字信号;基于ZigBee无线传输技术,实现导线张力的在线监测。最后通过某线路对比测试,证明该测量系统可有效地实现输电线路的舞动测量。当风速大于6.7 m/s时,导线舞动幅值与风速呈现正相关关系,直到风速为12 m/s时,舞动达到最大值6.1 m;随着风速进一步增大,导线舞动幅值呈现震荡趋势。     

覆冰架空导线舞动跳闸概率计算新方法

覆冰导线的舞动严重威胁着电力系统安全稳定运行,如何准确地计算覆冰导线舞动导致的输电线路跳闸的概率成为备受关注的研究课题之一。提出了基于舞动运动方程、气象信息及故障信息相结合的覆冰导线舞动的跳闸概率计算新方法。首先由风速与冻雨量的历史样本获得风速与冻雨量的概率分布函数,然后根据牛顿定律建立了覆冰导线的单自由度舞动模型;进而,采用里茨-伽辽金方法求解舞动模型,获得了以风速和覆冰厚度为自变量的舞动幅值解析表达式;基于已获得的风速与冻雨量的概率分布函数,获得与二者为函数关系的覆冰厚度的概率分布函数,进而获得舞动幅值的概率分布函数;最后,根据覆冰舞动跳闸的历史故障记录所获得的泊松分布求得覆冰导线舞动幅值越限及短路故障的联合概率,结合贝叶斯公式获得舞动幅值越限条件下的覆冰导线舞动跳闸概率。算例证明了该方法的正确性及有效性。     

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。     

薄覆冰导线气动力特性风洞试验研究

薄覆冰舞动是一种常见而又难以用传统理论来解释的现象,需采用风洞试验对薄覆冰导线的气动力特性进行研究。根据某工程舞动现场调查结果,设计了3种覆冰厚度导线模型做风洞试验,利用六分量高频天平测得在2种不同流场中准椭圆形覆冰导线模型的平均气动力。通过平均气动力系数的对比分析结果,指出Den Hartog系数不适合用来分析薄覆冰导线的舞动特性。在Den Hartog对导线舞动定性分析的理论基础上,提出了2个发生舞动的必要条件。通过试验结果的分析,得到薄覆冰导线可能发生驰振不稳定的风向角。     

架空导线的舞动与舞动试验机

论述了架空导线舞动的情况、成因、原理,以及防治措施;介绍了标准规定的导线舞动试验项目,分析了舞动试验装置的原理及用途,解决了目前舞动试验只有标准,没有方法和试验设备的尴尬处境。上海电缆研究所的舞动试验装置能够在实验室中很好的模拟导线在线路架设状态下的舞动运动轨迹,对导线能经受多少次舞动的能力进行评价。     

扰流防舞器与气动力阻尼片的防舞效果

利用计算流体动力学方法,分别计算了安装有扰流防舞器、悬挂式阻尼片和固接式阻尼片的覆冰输电导线的气动力系数,计算结果表明:安装有扰流防舞器的导线,其不同截面的气动力可以互相抵消,扰流防舞器能够有效抑制导线的舞动;安装有悬挂式阻尼片的导线,其邓哈托系数恒大于0,其尼戈尔系数大幅度增大,悬挂式阻尼片也是有效的防舞装置;安装有固接式阻尼片的导线,其邓哈托系数和尼戈尔系数未发生改变,固接式阻尼片不是有效的防舞措施。