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...     

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.     

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。     

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.     

扇形覆冰导线舞动特性数值模拟分析

以基于输电线路档间舞动为正弦半波的假设,考虑气动力与导线运动的速度耦合,利用DAlembert原理建立的扇形覆冰输电导线三自由度舞动方程,并依据工程实例中的相关参数,使用MATLAB软件对覆冰导线进行数值模拟分析,研究导线起舞的风速条件下,不同攻角对扇形覆冰导线舞动特性的影响。结果表明,利用水平、垂直及轴向3个方向上的舞动振幅判断输电导线舞动临界条件与实测结果比较接近,符合Nigol舞动机理。     

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。     

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。     

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。     

输电线路导线不均匀覆冰时不平衡张力的影响因素分析

输电线路导线不均匀覆冰会使导线产生不平衡张力,进而造成铁塔倒塌、塔头破坏、导线损坏等事故。本文以湖北超高压公司宜昌超高压局所辖的三峡右2—蔡家冲Ⅰ回500 kV输电线路作为研究对象,分别从不均匀覆冰杆塔档数、档距、相邻档的高差及悬垂绝缘子串长度等方面分析计算各因素对1个耐张段内一相导线所受不平衡张力的影响。结果表明,导线不均匀覆冰导致其所受的不平衡张力随档距的增加而增大,而随悬垂绝缘子串长度及相邻杆塔高差的增加而略有减小,不均匀覆冰档的档数对不平衡张力的影响具有随机性。根据结论,对中(重)冰区架空线路设计提出建议。     

导线覆冰形状及其系数的综合分析

本文根据多年冬季野外覆冰观测和覆冰事故考察,结合国内外导线覆冰形状的研究成果综合归纳出了不同情况的覆冰形状;根据黄茅埂观冰站和一些高山气象站的实测覆冰资料,分析了覆冰形状系数与不同覆冰种类、不同冰重量级、架空导线的高度、线径、方向、档距及覆冰地点的地形和海拔等的关系。提出了导线覆冰形状系数主要与导线架设的方向、档距有关;在较大覆冰时,与架设导线的高度、线径、架设地点的海拔和地形无关,并可不考虑覆冰种类的影响,长档距导线的覆冰形状系数随冰重增加而增大,短导线覆冰形状系数与冰重无关。并为线路工程设计选择覆冰形状系数提出了推荐意见。     

输电线路导线舞动的国内外研究现状

基于大量文献分析总结了输电导线舞动的形成因素、舞动机理、防舞措施及舞动试验研究方法。结果表明:导线的舞动主要取决于覆冰、风激励、线路结构和参数;Hartog垂直及Nigol扭转舞动机理目前应用较广泛但不能解释各种类型的舞动现象;采取避舞、抗舞和抑舞措施可有效防止舞动危害;风洞和试验线路的试验是舞动研究的2种重要方法。最后提出了导线舞动研究中尚待解决的问题和进一步研究方向。     

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。     

输电线路导线舞动及其防治

分析了输电线路导线舞动造成的危害形态和导线舞动发生的因素 ,认为一定的风速风向及导线迎风面覆冰增加是舞动的原因 ,加强观测确定舞动易发地区 ,并相应改进铁塔紧固方式加大导线间距 ,加装相间间隔棒均可减少导线舞动的损害。     

输电导线覆冰舞动机理及防治措施

通过大量文献分析总结了输电导线舞动的形成原因、舞动机理和防舞措施。结果表明: 输电导线的舞动主要取决于覆冰、风激励、线路结构和参数; 目前导线舞动机理主要有Den Hartog 垂直振动和O.Nigol扭转舞动机理, 但不能解释所有类型的舞动现象, 此外还有低阻尼系统共振和动力稳定性舞动理论; 防舞措施可采取避舞、抗舞和抑舞措施, 这可在一定程度上防止舞动危害, 而防止导线舞动的根本方法是解决导线覆冰问题。     

架空输电线路导线舞动及防治技术分析

架空输电线路导线舞动事故严重危害了中国电力系统的安全运行。根据近年来中国输电线路发生的覆冰舞动现象,对中国输电线路导线舞动的特点、形成原因及防治技术措施进行了总结和分析。结果表明:中国输电线路舞动分布呈现明显的区域性、近年来舞动区域越来越广,强舞动现象越来越频繁;造成导线舞动的主要原因有覆冰、风激励及线路结构和参数等;采取避舞、抗舞和抑舞措施可有效防止舞动危害,"避舞"主要是在线路规划阶段合理规划线路走向和路径,在可能的情况下,尽可能避开易舞区和微气象、微地形区;"抗舞"主要是在设计阶段对经过易舞区的线路采取提高线路的机械及电气强度的方法;"抑舞"主要是在线路设计或运行阶段对存在发生舞动可能性的线路区段加装防舞器,防患于未然。     

高压输电线路导线覆冰舞动分析与对策

导线覆冰舞动是架空输电线路覆冰灾害之一。研究导线不均匀覆冰形成的原因与影响因素,建立导线不均匀覆冰力学模型,求出导线覆冰舞动启动的风速条件。介绍了目前我国尚未广泛应用的相间间隔棒和带旋转线夹的导线间隔棒等两种导线不均匀覆冰舞动防御装置的工作原理与构造。     

架空输电线舞动的计算机仿真

为建立导线舞动的计算机仿真模型,研究导线舞动以及制定防舞措施,利用目前比较全面反映导线舞动特性的三自由度(3DOF)线路舞动模型,同时通过计算流体力学研究了典型覆冰导线的空气动力特性并得出其空气动力特性典线。基于上述导线动力模型和空气动力典线,设计了导线舞动的仿真计算程序。利用该程序对4分裂导线(包括子导线间隔棒)建立模型并进行舞动的动态仿真,同时输出导线舞动仿真的三维图像,从中可以形象直观地看到舞动的发展过程,为舞动特性研究以及防舞装置、防舞措施的研究提供了一个有力工具。通过该程序的扩展模块还可对各种防舞装置的防舞效果进行动态仿真。     

结冰导线舞动机制分析

应用稳定性理论并结合线路的实际工况分析了结冰导线的舞动机制。经研究发现:气动升力曲线初始斜率为负且其绝对值足够大时,结冰导线可能发生舞动;气动阻力曲线初始斜率为正且足够大时,结冰导线可能发生舞动;气动力矩曲线初始斜率为正且足够大时,结冰导线可能发生舞动; Den Hartog原理为此结论中的特例。据此结论和对动力学方程的分析得出:结冰导线发生舞动的原因是气动升力曲线初始斜率、气动阻力曲线初始斜率、气动力矩曲线初始斜率可以产生负阻尼或负刚度,从而使得结冰导线吸收风能。     

覆冰导线空气动力系数数值分析

采用ANSYS12中的FLUENT模块模拟覆冰导线周围的空气流场,计算不同分裂导线在全迎风攻角下的升力系数、阻力系数及扭矩系数。首先通过将湖北省中山口三分裂导线的数值计算结果与风洞实验数据进行对比,验证了计算模型的精确度,然后运用该计算模型对部分多分裂导线的气动力参数进行计算分析,得到覆冰厚度、覆冰形状以及来流风速对气动力系数的影响,同时计算分析了导线间距与直径比对尾流的影响,得到的空气动力参数可为导线舞动研究提供载荷支持。