架空输电线路温度和最大允许载流量计算

针对传统方法不能有效求解架空输电线路温度和允许载流量的不足,提出了一种基于有限元技术求解输电导线径向温度和最大允许载流量的方法。建立了输电导线温度场的数学模型和JL/LB1A-300/50型钢芯铝绞线输电导线有限元模型,并通过有限元ANSYS软件对该模型在不同环境条件下进行仿真计算,验证了输电导线存在径向温度差,以及径向温度分布受输电线路载流量、空气对流散热、光照强度以及风速等条件的共同影响。结果表明:该方法能够有效求得在不同气象环境条件下输电导线的径向温度值和最大允许载流量,有利于提高输电线路运行安全稳定性,实现输电线路动态增容,提高线路输电能力。     

对流条件下架空导线载流-温度分布热路模型构建

由于架空导线径向温差的存在,仅仅以监测得到的架空线路表层温度表征导线温度,为线路安全运行埋下隐患。为此,本文根据架空导线内部导体结构特征,借鉴热电比拟思想,提出了导线内部温度分布热路模型,并确定了分布接触热阻和分布内热源的计算方法;为验证模型精度,设计并搭建升流实验系统和风洞测温实验平台,以LGJ240/30mm~2导线为例,对自然对流条件和强制对流条件下的模型计算结果进行实验验证和分析。验证结果表明:自然对流条件下,各层导体温度的平均相对误差为4.6%,强制对流条件下各层导体温度的平均相对误差仅为1.54%;径向温差的计算精度高于IEEE标准模型。     

输电线路低风压导线的开发研究

低风压导线是一种架空输电线路用的特种导线,随着输电线路建设的快速发展,低风压导线逐渐受到关注。运用流体力学理论对低风压导线的运行机理作了分析。介绍了日本住友电工公司和日本古河电工公司研究开发的低风压导线的结构形式和导线风洞试验结果,分析比较了各自开发的低风压导线和普通导线的特性区别,列举了日本古河电工公司开发的低风压导线的工程应用情况。另外,分析并提出了开发低风压导线的关键问题。     

节能防腐型低风压导线在大风区输电线路的应用探讨

大风区输电线路常选用节能防腐型低风压导线,以确保输电线路安全稳定运行,降低输电线路电能损耗。以位于内蒙古大风区的满洲里至海北500 kV工程为例,针对导线的电气性能、机械性能、经济性等,对同规格钢芯铝绞线、节能防腐型低风压导线进行比较和分析。研究发现,节能防腐型低风压导线具有优异的输送能力和节能效果,在大风条件下,可有效降低线路风压、杆塔荷载,具有优异的耐腐蚀性能,经济效益较高。     

基于热网络模型的架空输电线路径向和周向温度计算方法

架空输电线路运行温度是线路动态增容和弧垂张力计算的重要状态量。目前线路温度计算标准将导线视为等温体,求取导线表面或平均温度。事实上由于趋肤效应、外部强迫对流散热、不同绞合材料等因素使导线截面存在温度梯度分布和温升响应差异,若忽略这种温度分布及差异,势必会造成导线应力弧垂计算以及输电系统安全状态评估的偏差。因此,为准确分析与计算导线截面温度梯度分布及响应差异,建立了计及导线截面径向与周向传热路径的热网络模型,并分别采用非线性迭代和参数辨识,提出了两种导线径向和周向温度计算方法。非线性迭代方法能够充分考虑传热过程中材料性能、对流热阻及辐射热量等参数温变特性对截面温度差异的影响,参数辨识方法可以有效克服对流作用下导线热力形变导致模型参数难以确定的问题。最后通过实验平台验证了热网络模型与计算方法的有效性及精度。     

架空输电线路工况模拟技术研究

结合架空输电线路设计资料,利用获取的输电线走廊点云,运用架空输电线路电线力学理论,搭建架空输电线路工况模拟模型,模拟各工况条件下的输电线路各类运行参数,并根据参数信息模拟导线弧垂,进而确定线路空间位置,为架空输电线路典型工况下潜在危险点分析奠定基础.     

高压架空输电线路短时输电能力评估方法研究

为保证电力系统的安全稳定运行,架空输电线路在应急状态下应具备短时过负荷能力,线路运行部门必须根据线路的实际情况确定其短时输电限额。讨论了影响架空输电线路短时输电能力的导线、金具、通道环境等各因素,从电流阶跃情况下导线温升计算和线路净空距离计算二个方面提出了线路短时输电能力的评估方法,最后应用该方法对一条500 k V架空输电线路的短时输电能力进行了评估。     

华东电网架空线路状况及影响导线寿命的关键因素

架空输电线路长期运行在野外,受到各种恶劣自然环境及人类生活生产活动的影响,使得输电线路各部件受到损伤甚至破坏,缩短了使用寿命,进而影响到电网安全。以华东电网输电线路为对象进行了统计,阐述了开展输电线路寿命相关研究的重要性。通过对各个部件的关键性评价,说明了导线在输电线路寿命中的重要地位。结合老旧导线的试验分析结果,讨论了影响导线寿命的关键因素。     

基于电磁-热耦合场的架空输电线路载流量分析与计算

架空输电线路的允许载流量是保证其安全运行的重要参数之一。根据架空输电线路产热和散热的特点,建立了架空导线的磁场-温度场耦合二维有限元分析模型,确定电磁-热耦合场分析的边界条件,求解得到了架空输电导线内部电磁场分布。将得到的焦耳热损耗作为热源耦合至热场模型进行计算,并采用数值迭代法求解得到架空输电导线的允许载流量。此外,基于该仿真模型通过仿真分析得出了不同外部环境因素对架空输电线路载流量的影响规律。该研究成果可以为架空输电线路的热分析和载流量计算提供一定的参考。     

架空输电线路增容过程中导线弧垂的计算方法分析

架空输电线路增容主要受限于导线弧垂增大带来的安全隐患。本文以导线的基本方程和导线热平衡方程为基础推导出架空输电线路导线弧垂随潮流变化的理论计算方法。研究表明,该方法在充分考虑各种气象环境因素的前提下,可以准确计算导线弧垂随潮流的变化规律,对充分利用架空输电线路的隐性容量,确保负荷高峰期及系统N-1状态下的点位安全运行具有重要意义。     

基于电磁-热耦合模型的架空导线温度分布和径向温差的计算与实验验证

为了得到架空导线的径向温度场分布,以LGJ240/30 mm²导线为例,建立了架空线径向截面电磁-温度耦合场控制方程,采用有限元分析软件,对导线截面电磁场分布以及温度分布进行迭代计算。基于计算结果,探究了电流密度分布以及径向温度分布的规律和成因。通过设计并搭建室内大电流实验平台,对仿真计算结果进行了验证。在自然对流情况下,导线钢芯温度、铝层温度以及铝层表面温度平均误差仅为1.72%。结合IEEE Std 738-2012自然对流下径向温差经验公式,比较了所建模型的准确度。对比结果表明:计算导线径向温差时,考虑集肤效应的热源分布以及空气间隙的热传导作用,计算结果误差较小。     

ACCC导线芯棒高温“竹节”现象浅析

ACCC 导线整体上无疑是一种性价比优良的新型架空输电导线,能有效提高载流量,提高线路输送能力。但也有其自身的弱点,通过对ACCC 导线进行不同状态的耐高温性能试验,发现该导线耐张跳线段的碳纤维复合芯棒表面高温运行时会出现“竹节”现象,在设计中应予特别关注。建议直线段采用ACCC 导线时,耐张跳线段最好用常规的ACSR 钢芯铝绞线或采用耐热铝合金导线按双分裂布置。     

架空导线载流量的等效风速系数算法

架空导线的动态载流量可以采用IEEE 738标准等提供的方法来计算,但在风速、风向变动较快时这些方法计算的动态载流量有较大误差。为了寻求更合适的计算方法,通过风速、风向和导线温度之间关系的深入研究,提出了用导线温度推导出的等效风速系数以代替这些方法计算对流热损失中的风速、风向的方法,解决了风速、风向多变的问题,使架空导线动态载流量计算更正确,使用更方便。实际应用例子的验证结果表明,所提出的等效风速系数算法是架空导线动态载流量计算的新的有效方法。     

提高导线运行允许温度若干问题的探讨

用电量的迅速增长引发了线路输送容量扩容的问题，这在经济发达地区的迎峰度夏输电运行工作中尤为突出。提高现有送电线路导线运行允许温度可使线路扩容问题得到一定程度的解决，该方案因简单易行，投资小而受到供电部门的关注。提高导线运行允许温度后，对导线弧垂、接续金具发热和导线机械强度的影响进行了试验研究、理论分析和实际观测，可为线路的安全运行提供参考。     

架空线路动态增容技术研究

电力系统的安全稳定和线路本体的安全运行是影响架空线路输送能力的主要因素,在分析风速、日照环境温度、导线温度等对线路载流量影响的基础上,得出结论,即气象边界条件对导线载流量的影响较大,当环境温度、日照强度、风速条件放宽时,线路载流量增加;并且指出,当实时、准确地测量导线温度及线路所处环境的微气象条件,用来计算线路载流量,并严格遵守制定动态增容的安全判据时,即可安全有效地实现线路的动态增容;同时,说明了动态增容系统的构成。     

基于高程风速预测的架空导线温度计算方法

为更准确描述架空导线运行状态,克服地面风速测量精度低造成的导线温度计算偏差大、线路运维难度高的问题,提出基于高程风速预测的架空导线温度计算方法。在计算过程中采用泰勒公式迭代法,实现导线温度快速准确计算。将有限元方法和传热学基本原理相结合,在ANSYS中建立架空导线温度场模型,结合环境敷设参数从场分析的角度,为所述导线温度计算方法提供重要的场模型描述。实际应用结果验证了所提架空导线温度计算方法的有效性。     

风速对基于BOTDA架空导线覆冰监测有效性的影响

为了获得架空导线温度在不同气象条件下的变化特征和风速对基于分布式光纤传感技术的架空导线覆冰监测有效性的影响,文中建立了光纤复合相线覆冰的温度场三维模型,并采用了有限元方法进行求解,分析获得了光纤温度在不同的环境温度、风速和覆冰厚度下的变化规律特征。文中指出了覆冰段与未覆冰段光纤的温差与环境温度初始值大小无关,提供了单独考虑环境温度变化速率或覆冰厚度情况下的临界风速表达式,给出了常见范围内环境温度变化速率以及覆冰厚度下的临界风速值,基于风速值和插值方法可得到常见范围环境温度变化速率以及覆冰厚度下比较准确的临界风速。文中对研究覆冰架空导线在不同气象条件下的温度变化特征以及风速对基于分布式光纤传感的架空导线覆冰监测有效性的影响方面有着一定的参考价值。     

环境风速对架空输电线路载流及温升影响试验研究

为了验证实际线路环境风速变化对架空线路的载流及温升的影响,模拟环境自然风力的影响,在实验室选择LGJ-240/40和LGJ-630/55两种典型规格的钢芯铝绞线进行了自然对流及垂直、平行风力下载流试验以及架空导线载流能力试验。试验结果表明:风速对架空导线温升及载流的影响呈现明显饱和效应;架空导线载流越大,风速对温升影响越明显。     

环境因素影响下GIL温升特性的仿真计算分析

为研究不同环境因素对架空敷设式气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)温升特性的影响,建立电磁场-热场-流场多物理场耦合计算模型,进而分析了不同环境因素影响下GIL外壳和导体温度变化特征、外壳外表面的对流换热系数变化及不同负载GIL温升受环境因素影响的差异性。结果表明:风速与GIL温降的关系是非线性的,风速在0～3 m/s时,外壳和导体的温度下降较快,当风速高于3 m/s时,外壳和导体温度随风速增加下降速度越来越小,最终导体温度趋于稳定值,外壳温度逐渐接近于环境温度,当风速相同时,GIL负荷电流越大,导体和外壳温降速度越大;太阳辐射强度对GIL温升的影响基本呈线性关系,且太阳辐射强度对外壳温升的影响更明显,太阳辐射强度相同时,导体和外壳的温升差随负载电流的增加而减小;导体和外壳温度与环境温度基本呈等斜率线性关系。