特高压输电导线的X波段电磁散射特性

为阐明特高压输电导线对X波段高分辨率合成孔径雷达卫星信号的电磁散射特性,首先分析了特高压输电导线的几何结构特征和材质,并基于悬链线方程建立导线的物理模型. 然后分析了特高压输电导线的X波段电磁散射特性,其中通过求解圆柱坐标系下的Helmholtz方程获得特高压输电导线的二维绕射系数,并利用增量长度绕射系数方法获得输电导线的三维绕射系数和三维雷达横截面积. 最后针对不同极化模式和不同导线直径,将特高压输电导线雷达横截面积（RCS）的理论计算结果与微波暗室测量结果进行对比分析. 结果表明:垂直-垂直和水平-水平极化模式下,不同直径特高压输电导线RCS理论计算结果与实际测量结果之间的最大平均相对误差为8.1%,初步验证了所提出的特高压输电导线X波段电磁散射特性分析方法的正确性.     

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。     

500kV柳桂线铁塔覆冰破坏事故分析及建议

今年初桂北等地区发生罕见的雨雪自然灾害,导致大量输电线路导线断裂,铁塔折损.文章针对柳桂500kV线路直线与转角塔横担及塔身折断破损情况进行初步原因分析,对今后新塔的设计条件提出了新的建议,为以后线路工程的开展提供了理论依据.     

分裂导线—间隔棒体系扭转刚度的计算

在输电线路的舞动中,分裂导线的扭转起着重要的作用,因此研究分裂导线—间隔棒体系的扭转刚度对于深入研究输电线路的舞动有重要意义。通过研究分裂导线发生扭转运动时子导线长度的变化,估算了子导线由扭转引起的导线张力变化;除了考虑了以往研究所涉及的一些影响分裂导线扭转刚度的因素(如单根导线扭转刚度、导线实际张力等)外,还在前人推导公式的基础上加入了扭转引起的导线张力变化、导线弧垂、线路两端高度差的影响,最终推导出了新的分裂导线—间隔棒体系扭转刚度的一般计算公式。通过与前人计算公式和实测数据比较,对于在不同的分裂数、不同的次档距数目、不同的初始水平张力等条件下,使用本文推导公式的计算结果更接近实测值。     

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。     

超高压输电线的电晕损耗问题

一概述我国电力工业的飞跃发展,特别是一系列大型水电站已经或即将开始兴建,要求把输电电压提高到新的水平;在超高压输电线的设计、架设与运行中,有许多新的技术问题需要加以解决,电晕损耗就是其中的重要问题之一。随着输电线路工作电压的提高,电晕损耗的数值显著增长,因而在选择超高压输电线路的导线型式、结构与尺寸时,电晕损耗是必须考虑的因素之一。     

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。     

基于有限元法的架空线路温度计算与仿真分析

提出了一种有限元法求解输电线路温度分布的方法，建立了输电线路温度场数学模型和铜导线输电线路有限元模型。通过ANSYS有限元软件仿真得出不同载流量条件下，输电线路温度场的分布情况。仿真结果表明，导线通入电流越大，导线的径向温度温差增大，环境温度变化与导线外表面的温度变化规律近似为线性关系。该方法可以预测输电线路最大承受的载荷量，为实现输电线路动态增容提供了理论依据。     

高压输电线路不平衡度影响因素分析

不平衡度是电能质量的重要指标之一.对高压输电线路不平衡度的影响因素,如线路长度、电压等级、杆塔因素、线路导线分裂数、避雷线,以及系统相角等进行了研究,利用ATP和MATLAB工具进行了仿真和计算,提出了一些减少不平衡度的方法.     

基于索单元的覆冰输电导线动力特性研究

采用三节点索单元研究了输电导线的动力特性问题。基于三节点索单元建立了坐标系,进一步建立了输电导线的弹性刚度矩阵、初位移刚度矩阵和初应力刚度并形成了导线的非线性总刚度矩阵。在此基础上建立了一致质量矩阵并建立了基于三节点索单元的输电导线动力特性计算方法。以某实际小垂度输电导线为工程背景,系统研究了覆冰作用下其动力特性的特点和规律。结果表明:覆冰厚度和导线跨度的增加均将导致导线质量的增加,从而显著影响输电导线的自振频率,但覆冰厚度和导线跨度的增加并不会改变导线的振型形状。     

关于架空输电线路设计问题探讨

用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上以传输电能的输电线路。它由导线、架空地线、绝缘子串、杆塔、接地装置等组成。导线由导电良好的金属制成,有足够粗的截面（以保持适当的通流密度）和较大曲率半径（以减小电晕放电）。超高压输电则多采用分裂导线。架空地线（又称避雷线）设置于输电导线的上方,用于保护线路免遭雷击。重要的输电线路通常用两根架空地线。绝缘子串由单个悬式（或棒式）绝缘子串接而成,需满足绝缘强度和机械强度的要求。每串绝缘子个数由输电电压等级决定。杆塔多由钢材或钢筋混凝土制成,是架空输电线路的主要支撑结构。架空输电线路在设计时要考虑它受到的气温变化、强风暴侵袭、雷闪、雨淋、结冰、洪水、湿雾等各种自然条件的影响,还要考虑电磁环境干扰问题。架空输电线路所经路径还要有足够的地面宽度和净空走廊。本文简述了架空线路与走廊的矛盾,提出如何做好城市架空输电线路的设计。     

输电线路多分裂导线脱冰动力响应分析

为探究输电线路在脱冰工况下的动力响应状态并对现有的脱冰跳跃经验公式进行改进,运用有限元软件ABAQUS建立四分裂导线有限元模型;基于隐式动力学方法对输电线路脱冰动力响应进行有限元分析,并将分析结果与经验公式计算结果进行对比,对现有的经验公式进行评价和改进,探究部分子导线单独脱冰对输电线路脱冰动力响应的影响,以找出子导线脱冰的最不利工况。研究结果表明:当导线覆冰厚度较小时,导线悬挂点处的支反力随脱冰率单调增加;而当导线覆冰厚度较大时,支反力随脱冰率先增加后减小;在脱冰跳跃经验公式中引入脱冰率作为参数可以提高计算公式的准确性;当部分子导线单独脱冰时,下部子导线脱冰会增加分裂导线发生翻转的风险,从而增加导线磨损和断股的概率。     

弹性预张及复合阻尼系统防治导线风偏及振动

风载作用于导线,易造成导线风偏和振动,危及输电线路安全。此文提出的弹性预张及复合阻尼系统是一种直接加挂在导线上的设备,通过改变导线的安装状态、张力特点,利用阻尼和缓冲吸收冲击和振动能量,从风偏缓释导线长度和及时吸收风载能量两方面来防治导线风偏及振动,大范围降低风载对输电线路的危害。     

弹性预张及复合阻尼系统防治导线风偏及振动

风载作用于导线,易造成导线风偏和振动,危及输电线路安全。此文提出的弹性预张及复合阻尼系统是一种直接加挂在导线上的设备,通过改变导线的安装状态、张力特点,利用阻尼和缓冲吸收冲击和振动能量,从风偏缓释导线长度和及时吸收风载能量两方面来防治导线风偏及振动,大范围降低风载对输电线路的危害。     

双回并行超高压输电线路无线电干扰计算方法

针对超高压输电线路无线电干扰计算问题,分析了国内外各研究机构推荐的经验公式法和激发函数法的计算条件和参数差异,讨论了导线表面电场强度取值的方法.基于逐次镜像法计算导线表面电场强度,提高了各子导线表面电场强度的计算精度,并应用到各个推荐公式.对2条并行的500kV超高压输电线路进行计算,并与基于马克特-门德尔方法计算的表面电场进行对比,比较各种计算方法同实测结果之间的差异,讨论各种参数的适用条件,验证了该方法更适用于并行双回超高压线路的无线电干扰计算.基于本文确定的激发函数,研究了不同相序、对地高度、分裂间距、子导线直径对线路无线电干扰变化的影响,提出了减小线路下方无线电干扰的措施,为架空输电线路的建设提供参考.     

下击暴流作用下输电导线的动力响应研究

通过采用Oseguera模型,建立下击暴流的风速模型,同时建立基于三节点索单元的输电导线非线性有限元分析模型。在此基础上以某实际大垂度输电导线为工程背景,采用Newmark-β法研究了输电导线的下击暴流风致响应的的特点和规律。结果表明:在下击暴流风荷载作用下输电导线的动力响应非常显著,输电导线的下击暴流风致效应主要由纵向风荷载控制,其纵向荷载作用所引起的结构动力响应占据了结构总响应的绝大部分。     

分裂导线不同步脱冰动力响应研究

输电线路覆冰脱落会引起导地线大幅振动,对线路结构产生潜在的危害,在分裂导线中更容易发生子导线不同步脱冰的现象。首先开展了单导线脱冰试验,验证了输电线路有限元建模及覆冰载荷模拟方法的有效性。随后利用相同的方法建立了六分裂导线-间隔棒体系的有限元模型,研究了分裂导线在不同步脱冰时各子导线的脱冰跳跃高度、导线张力和导线束扭转角的影响因素及变化规律。结果发现:部分未脱冰子导线的最大动态张力超过了导线全覆冰时的静张力,在分裂导线脱冰跳跃研究过程中应重点关注。     

不对称导线对输电转角塔动力性能影响研究

研究了不对称导线对输电转角塔动力特性的影响.首先基于空间杆系有限元理论建立了输电转角塔的力学模型.然后基于空间索单元建立了输电导线的力学模型.在此基础上组集形成输电塔线耦连体系分析模型.以中国某大跨度输电转角塔为实际工程背景,基于有限元方法考察了该结构的塔线耦连振动效应.进一步进行导线影响的参数研究,考察了相邻导线对输电塔本身振动特性的影响.结果表明,输电转角塔的塔线耦连效应显著,结构的扭转振型受到导线的影响非常显著.因此在转角塔的设计建造过程中,应当充分考虑到导线参数的影响.     

输电线路运行与检修分析

本文通过对输电线路的检修和运行状况的分析,从铁塔、绝缘予、导线、地线等各个方面阐述了检修和巡视工作的重点和存在问题。由此,对输电线路的运行与检修工作提出一些建议和借鉴。在输电线路的安全、可靠运行方面具有非常重要的参考和借鉴价值。     

四分裂导线舞动特性及线路磨损规律

基于输电线路实际工程,分别建立了四分裂导线风场模型和输电塔-线-间隔棒耦合模型,研究分裂导线气动特性和舞动响应受覆冰形状、覆冰厚度、风速和风攻角等参数的影响规律,明确导线与金具碰撞磨损机理。研究结果表明：各分裂导线间的气动特性存在较大差异,阻力系数受各参数的影响显著,随着覆冰厚度和风速的增加阻力系数逐渐增大;覆冰形式和覆冰厚度对升力系数的影响较小,风速和风攻角的影响较大;导线舞动过程中与连接金具发生了摩擦连续碰撞和瞬时强烈碰撞,导线最大接触法向作用力随风速增加而增大,随覆冰厚度增加而降低。本研究揭示了四分裂覆冰导线舞动特性规律和碰撞磨损机理,可以为输电线路防舞动设计和安全运营提供指导。