基于扭振激发机理的输电导线新型防舞模型

输电导线舞动对输电线路的安全运行构成重大的威胁。通过对基于导线舞动的O.Nigol机理的传统防舞装置失谐摆的特点分析,提出一种基于扭振激发机理的新型输电导线防舞动方法,建立动力学模型,推导了模型参数的计算方法。将该模型应用于某110 kV实际线路的防舞研究,运用仿真软件进行了该线路防舞的仿真分析,结果表明该装置对抑制导线舞动具有稳定与良好的效果。     

基于扭振激发机理的输电导线新型防舞模型研究

输电导线舞动对输电线路的安全运行构成重大的威胁,因此,防治舞动具有十分重大的经济意义和社会意义。论文通过对导线舞动的O.Nigol形成机理的传统防舞装置失谐摆的优缺点的分析,提出一种基于扭振激发机理的新型输电导线防舞动方法,建立了动力学模型,推导了模型参数的计算方法。该模型能够起到控制导线扭转自激振动的作用,可以在横向削弱舞动振幅。将该模型应用于某110kV实际线路,并运用仿真软件进行了该线路安装防舞模型的仿真分析,结果表明该模型对抑制导线舞动具有稳定与良好的效果。     

特高压直流线路六分裂导线舞动防治措施探究

灵州～绍兴±800 kV特高压直流输电线路采用大截面六分裂导线,通过对该导线舞动过程中的不平衡张力、电气间隙和防舞装置安装重量进行计算,并对多种防舞装置的主要特性和费用效益进行对比分析,根据分析、计算结果,并参考以往工程经验和中国电力科学研究院的研究成果,提出了该线路的防舞措施。投运两年来,该线路运行情况良好,未发生导线舞动事故。     

兰新高铁大风区段接触网附加导线新型三角防舞器有效性分析

为防止兰新高铁接触网附加导线易在大风条件下发生剧烈舞动现象,提出一种适用于该线路的新型三角防舞器。通过ANSYS有限元软件对附加导线进行建模,采用谐波叠加法(weightedamplitudewavesuperposition method,WAWS)模拟接触网附加导线处的随机风场,并对导线模型施加风荷载,仿真分析附加导线安装三角防舞器前后的舞动响应。结果表明：三角防舞器可以同时抑制全档距内两条导线的舞动,在不同风速下附加导线垂向振幅的降低率超过57.14%,水平振幅的降低率超过65.24%,该防舞器大幅降低了导线舞动引起的动态张力,防舞效果显著。同时证明了三角防舞器对附加导线的舞动幅值和对于挡风墙牵引力的抑制效果均优于单支斜拉绝缘子,进一步体现了三角防舞器的有效性和优越性。研究成果可为兰新高铁大风区段接触网附加导线舞动防治提供更加有效的解决方案。     

输电线路导线覆冰舞动时力学特性分析

为了解决架空线路导线舞动引起的导线疲劳断线断股问题,基于架空线动态力学算法,提出了一种输电线路导线覆冰舞动时的力学特性分析方法,从力学角度确定导线断裂原因。首先将悬链线理论和斜抛物线理论等架空线理论进行对比,确定了算法所需的理论支撑;然后以所选取的架空线理论为基础,对输电线路覆冰导线静止时以及舞动时的力学特性进行了研究分析,推导出了导线覆冰舞动时的力学计算模型;最后,运用该力学计算模型提出了输电线路导线覆冰舞动力学特性分析方法,以荆门—宜兴500 kV一回线路导线舞动断裂为例,计算出了荆门—宜兴一回线路的舞动张力超过了其计算拉断力,存在断裂的可能性,并提出了防舞改造措施。对输电线路导线覆冰舞动时的力学特性分析方法进行验证后表明,该方法切实可行,对实际工程有一定的指导意义。     

压重防舞器配置方案有效性的仿真计算

作者通过对ＡＤＩＮＡ程序进行适当改造编制出一套关于输电导线舞动非线性有限元的计算程序。并以湖北中山口大跨越输电线路为算例，对其起舞与压重防舞器防舞作了仿真计算与动态模拟显示，利用计算结果分析比较了压重防舞器不同配置方案的防舞效果，结合实践证明了防舞器配置节点分割法的有效性。     

一种附着式可调节空气动力阻尼防舞器的研制

为提出一种适用于紧凑型输电线路的有效防舞措施,该文利用空气动力学原理以及参考动力减震器的设计思路,提出了一种附着式可调节空气动力阻尼防舞装置。该装置通过控制排气孔的直径和数量,可以获得不同的阻尼比,从而适应不同的应用场景;通过设置直线轴承和万向滚珠进行定位和导向,消除了不稳定干扰阻尼。DASP-APP-DAMP阻尼测量分析系统测得的新型防舞装置阻尼比调节范围在0.12~0.30之间,满足不同档距条件的紧凑型输电线路的防舞设计要求。通过三维数值仿真建模计算,验证了新型防舞装置对舞动的防治效果。以某500 kV紧凑型输电线路防舞改造工程为例,使用新型防舞装置,能够节省综合成本12.3%。     

超长间隔棒在治理输电线路舞动中的应用分析和计算

线路舞动,尤其是高等级电压线路舞动,一直是威胁电网安全的重要因素.2010年,衢州电力局率先采用了超长相间间隔棒对500 kV线路进行舞动防治工作,并取得了良好的成果.分析了衢州地区的线路舞动情况以及进行防舞工作的必要性,并简要地介绍了超长相间间隔棒的选取方式与安装方法.在已有的架空线路输电导线舞动仿真软件的基础上,对超长间隔棒的实际防舞效果进行了分析,定量分析了加装间隔棒后线路的舞动幅值抑制效果与力学负荷情况,为超长间隔棒的应用提供了理论依据.同时,编写了基于导线悬链线模型的含操作界面的超长相间间隔棒结构长度优化计算程序.该程序能够较为精确地计算500 kV与110 kV输电线路不同安装方式下各支相间间隔棒的结构长度,计算精度在±4％以内,有效满足了工程实际需求.     

输电线路舞动分界点设备受损分析及过渡防舞措施研究

使用ABAQUS/CAE建立连续五档导线-绝缘子塔线体系有限元模型,采用驻波法模拟导线舞动激励,通过在模型右侧施加驻波,左侧不施加驻波,模拟舞动分界点环境。通过简化导线张力比计算公式,分析舞动分界点两侧导线应力情况。通过某时刻杆塔Mises应力分布图,分析舞动分界点杆塔受力情况。结合分析结论和现场实际情况,得出针对舞动分界点杆塔的过渡防舞措施。     

输电导线舞动仿真的虚拟再现技术研究

结合输电导线舞动仿真分析与计算系统的要求,并综合考虑线路工程应用中的实际环境,构建输电导线舞动仿真的虚拟现实再现的总体框架,开发并实现了基于虚拟现实技术的输电线路舞动仿真场景、节点运动轨迹的实时仿真再现场景、舞动全过程振型再现场景,以及节点振幅的全时间历程场景,并对不同防舞装置和不同防舞方案的设计开发了相应的虚拟现实应用界面,具有良好的人机互动,操作简单,使用方便.     

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。     

覆冰导线风致振动的数值模拟

基于导线舞动的空气动力特性,依据流体动力学原理对覆冰导线绕流模型的流场进行了分析,得出不同风速、攻角下的空气动力系数,并探讨了风速、攻角等对舞动的影响。以索单元模拟输电导线,建立覆冰导线舞动的力学模型,采用Ansys软件对覆冰导线舞动进行模态分析,根据谐波叠加法研究了覆冰导线的风振响应,得出覆冰导线模型的前6阶振型并绘制导线对应振型的位移图,可为覆冰导线的优化设计提供依据。     

不同初凝角下D形覆冰分裂导线气动力特性

通过刚性节段模型高频测力天平测力风洞试验,对D形覆冰二分裂和六分裂导线模型进行了13组不同工况的试验,测得了在不同初凝角下分裂导线整体和60°初凝角下各子导线的气动力系数,攻角范围为0°~360°,并以5°为各攻角间隔,基于邓哈托准则,对D形覆冰分裂导线的驰振稳定性进行分析。试验结果表明：初凝角对覆冰分裂导线气动力特性及驰振稳定性存在影响;在一定风攻角下,子导线尾流干扰对气动力特性影响显著,增大了导线的驰振不稳定性。所得试验结果为D形覆冰二分裂和六分裂导线的舞动分析及其防治技术提供了必要的气动力数据。     

基于Fluent的覆冰导线气动特性分析

为了研究覆冰导线在风荷载作用下的气动特性,笔者采用计算流体力学软件Fluent模拟覆冰导线周围的空气流场,并计算了不同覆冰厚度的导线在不同迎风攻角下的升力系数、阻力系数及扭矩系数,得到了覆冰厚度、风速等因素对覆冰导线气动参数的影响规律。结果表明,覆冰厚度对阻力系数、升力系数和力矩系数均有较大影响,但影响规律不尽相同。风速对阻力系数有较大影响,对升力系数和力矩系数的影响并不明显。计算所得的气动参数可为覆冰导线舞动研究提供参考。     

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...     

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。     

Stochastic modelling and stabilization of galloping transmission lines

Galloping of overhead transmission line causes low frequency high amplitude oscillations resulting in line outages due to flashover between the phases, or between the phases and the ground wire. It is known that galloping is the result of aerodynamic instability of the iced conductors. In the commonly used approach to the analysis of galloping, the aerodynamic effects are represented by a deterministic coefficient in the system model. However, because of randomness of the wind velocity and direction, and of the shape of ice accumulation on the conductor surface, the aerodynamic forces could be better represented by a random process. In this paper, a stochastic model has been presented for modelling the galloping transmission lines considering the randomness of aerodynamic forces. Stochastic calculus has been used to obtain sufficient conditions for stability and instability. It has been shown that exponential stabilization of the conductor oscillations could be obtained by applying a suitable amount of mechanical damping to the conductor. The value of critical damping for the fastest decay of oscillations has also been obtained.The stability criterion given in this paper is based on rigorous analysis of the stochastic model. This gives a conservative estimate of the damping constant which can be relied upon under the worst possible disturbances.     

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。     

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。     

覆冰导线非稳态空气动力参数模拟

在覆冰分裂导线舞动过程中,导线的扭转振动与横向振动耦合,产生非稳态运动。基于输电导线节段模型的耦合运动,推导输电导线的非稳态空气动力表达式,并对该表达式进行数值模拟,得到的非稳态空气动力参数用已有的风洞数据进行验证。非稳态空气动力参数模拟是对某些较难测试的风洞试验的一个有益的理论补充。