股线扭角和温度对导线综合系数取值影响的有限元仿真及应用

根据力学理论分析了考虑股线扭角的钢芯铝绞导线综合系数理论计算公式,通过有限元仿真研究了导线运行温度变化对绞线综合系数的影响;同时以某实际工程为例,分析综合系数理论解与有限元仿真解对导线弧垂应力计算误差的影响。研究表明：钢芯铝绞导线的轴向综合热膨胀系数不随温度变化,而综合弹性模量随温度的升高而变大;小截面导线JL/G1A-400/35在小档距400 m和大截面导线AACR/EST-500/227在大档距2 000 m,温度每升高10℃,综合弹性模量约增加2～3 GPa;考虑温度效应下综合系数的不同取值,在最高设计运行温度时,小档距小截面输电线路弧垂应力存在大于5%的计算误差,大档距大截面输电线路弧垂应力计算误差小于1%。     

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。     

导线预张拉法在局部更换导线施工中的应用

输电线路在局部更换导线时存在新旧导线初伸长的差别.采用导线初伸长预张拉法便于导线安装,并保证输电线路安全运行.     

基于三维DLT理论的架空导线弧垂测量

架空导线作为电力系统的重要组成部分,肩负着传输电能的重要使命,弧垂直接影响输电线路的安全稳定运行。提出了一种三维DLT和二维DLT相结合的弧垂测量方法,采用三维DLT求解投影矩阵,然后运用二维DLT计算导线序列点的二维空间坐标。避免二维DLT方法标定点选取困难的问题,与三维DLT相比计算量大大减小。使用形态学方法处理导线边缘检测图像,避免出现双边缘和断裂现象,便于单根导线的提取。基于链码跟踪原理,提供了一种通过控制搜索方向在交叉情形下进行导线提取的方法。试验结果表明,在日常巡检时便可采用本文方法实现输电线路弧垂的快速测量,测量误差约为13 cm,具有较高的测量精度,且拍摄角度灵活、操作简单、成本低、效率高,具有重要的工程应用价值。     

架空输电线路导线在ANSYS中的找形分析

输电线路导线在工作阶段的初始状态是很难确定的,需要通过找形来确定,这样才能为塔线体系结构进行准确分析.本文给出了理论分析时导线的悬挂曲线方程,导线弧垂和应力公式.在ANSYS中建立导线的有限元模型,并在重力作用下进行非线性静力分析,最后收敛为精确的导线形状,并与理论值进行对比,证明导线找形的正确性.     

考虑导线弧垂的雷电感应电压计算与分析

为了提高配电线路的安全可靠性并对线路防雷设计提供有价值的参考依据,基于非均匀传输线理论和Agrawal场线耦合模型,实现了一种用于求解非均匀多导体传输线场线耦合模型改进电报方程的单变量时域有限元(FETD)法,通过与双变量FETD法对比,验证该方法的正确性。针对典型35 k V架空配电线路,计算了不同大地电导率和雷击距离条件下考虑导线弧垂的雷电感应电压,并分析了弧垂对雷电感应电压的影响机理。结果表明实现线路雷电感应电压的准确计算需要计及弧垂的影响。此外,比较了考虑弧垂、电晕和架设地线对雷电感应电压的影响,进一步说明了考虑导线弧垂的必要性。     

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。     

基于弧垂实时测量的输电线路动态增容决策系统设计

弧垂是限制输电线路输送容量的主要因素,难以实现在线监测和预测。现有弧垂测量方法普遍存在计算模型较复杂、测量精度不高、不能满足动态增容对弧垂的实时测量要求。为此,利用行波从线路一端传输到另外一端的时间测量线路长度,动态近似计算整条线路的弧垂;并利用超声波测量制约线路增容的局部线段弧垂,通过导线弧垂-载流量计算模型动态计算线路可运行的最大传输容量。最后,设计输电线路动态增容决策系统,可实现安全、准确、实时、有序的输电线路动态增容。     

架空导线径向温差及允许载流量研究

以常用的LGJ300/50钢芯铝绞线为例,基于稳态热平衡方程和IEEE Std 738—2012标准,考虑线股空气间隙和实际接触情况,利用ANSYS建立了精细化导线模型,对其径向温差及考虑径向温差时的允许载流量进行了分析。结果表明:导线运行时存在内部高、表面低的径向温度场,温差可达4～10℃;导线温度对风速0～3 m/s、风向角0～45°以及导线直径(型号)较为敏感;径向温差对导线允许载流量的影响可达10%以上。考虑径向温差时,导线允许温度限值的定义对其允许载流量影响较大,建议将规范规定的导线允许工作温度理解为导线的平均温度。     

基于在线监测信息的架空输电线路覆冰故障率计算

量化冰雪灾害对输电线路的影响,构建线路覆冰故障率模型对于冰灾条件下架空输电线路的安全运行具有重要意义.针对覆冰在线监测终端实时监测数据的特点和局限,提出了一种基于覆冰导线悬点轴向应力计算架空输电线路最大应力的方法,并建立了相应的覆冰故障概率计算模型.结合某单位耐张塔覆冰在线监测终端的运行数据,采用本模型计算的故障率与监测终端记录的微气象和覆冰比值进行了比较,二者变化趋势吻合度较高,证明了所述模型的准确性.     

不平衡数据下基于PSO-BP算法的输电线路弧垂预测

针对架空输电线路弧垂在计算过程中易受测量数据(温度、风速、档距等参数)影响的问题,提出了基于数据预处理的PSO-BP神经网络弧垂预测模型.对收集数据中部分样本缺失的情况,使用合成少数过采样技术(SMOTE)对不平衡样本进行合成;构建PSO-BP神经网络用于弧垂预测,使用不同工况条件的数据训练网络,实现弧垂预测的目的,并将网络的性能与传统的BP神经网络性能进行对比.实验结果表明,与传统BP神经网络模型相比,本文提出的模型进行弧垂值预测后所得的误差绝对值显著降低.本文提出的模型可以加快训练速度、提高预测精度.     

雾霾对高压直流输电线路合成场强和离子流密度的影响研究

由于雾霾对高压直流输电线路的电磁环境产生了影响,文中基于通量线法提出了一种考虑雾霾影响的离子流场计算方法,经与实验及现场测量数据对比,证明了该算法的有效性,并以云广土800 kV特高压直流输电线路为例,建立了雾霾不同污染等级下的合成场强和离子流计算模型,得到了在不同雾霾条件下的合成场强和离子流密度.结果表明,雾霞天气下的地面合成场强和离子流密度都相对于正常天气有所增加,并随着雾S天气的污染程度的加剧而上升.该计算方法对高压直流输电线路的规划和设计中分析雾霾天气对电晕的影响因素有参考价值.     

蜡沉积物有效导热系数对管道传热特性的影响

蜡沉积物有效导热系数的确定是蜡沉积传热计算中的重要内容。在分析非均质二元混合物有效导热系数计算方法的基础上,确定了适合计算蜡沉积物有效导热系数的模型,对比分析了不同蜡沉积物有效导热系数计算方法对管道传热特性的影响。结果表明,蜡沉积物有效导热系数随着沉积物中蜡质量分数的增加而变大;同一蜡质量分数下,并联模型计算的有效导热系数值最大,其次分别为ME2模型、EMT模型以及串联模型,ME2模型和EMT模型的计算结果较为接近;EMT模型的假设条件与实际蜡沉积物的结构分布相似,因此推荐使用EMT模型计算蜡沉积物有效导热系数;EMT模型和M关联式计算所得的管段沿线温度非常接近,EMT模型所得的管道径向温度梯度高于M关联式的计算结果;总体来看,EMT模型和M关联式所得的管道传热计算结果差异较小,但M关联式应用较为方便,具有一定的优势。     

X65厚管线板控冷工艺与翘曲分析

通过扩展Avrami相变动力学模型、开发线性混合热膨胀模型和使用Leblond相变诱导塑性(TRIP)模型建立了X65厚管线板控冷过程的热力耦合有限元模型,全面考虑了相变潜热、相变膨胀、TRIP效应、热膨胀等机制.用该模型对3种控冷模式下X65厚管线板控冷过程的温度场和应力/应变场进行了模拟,并分析了控冷模式对翘曲变形的影响.结果表明:不对称冷却产生的上下表面间的温差所导致的应力/应变场的不对称分布是材料翘曲的根本原因;交替冷却不仅可降低温差,还可大幅减小材料的翘曲;实现上下表面对称冷却和采用交替冷却是保证产品平直和性能均匀的有效方法.     

低温季节大坝混凝土冷却水管周围应力应变监测现场试验

大坝混凝土力学性质受诸多因素影响,变化规律复杂,最新研究表明:不同的温度条件对混凝土的变形规律有着明显的影响.对此,在西南某混凝土特高拱坝冬季混凝土浇筑现场,结合冷却水管周围不同位置处单支应变计测值和每支应变计附近同样温度条件下设置的专用无应力计监测的该温度条件下自由体积变形,通过建立大坝无应力计统计模型分析无应力计测值得出混凝土热膨胀系数,并分离出自生体积变形,采用考虑混凝土徐变特性的计算程序,将应变计测值转化为实际应力以分析冷却水管周围不同部位混凝土应力分布.试验结果表明:由于该大坝采取"小温差、早冷却、缓慢冷却"的通水冷却方式,在现有的通水冷却方案下,冷却水管周围混凝土应力不大;该试验能给现场混凝土冷却通水方案以及防裂施工提供指导,为关键部位混凝土温度应力仿真反馈分析提供实测资料.     

CCGA焊点热循环加载条件下应力应变有限元分析

SMT焊点在热循环加载条件下的应力应变过程分析是 SMT焊点可靠性研究的重要内容。SMT焊点的可靠性问题主要是焊点在热循环过程中 ,由于陶瓷芯片载体与基板材料之间的热膨胀失配而导致焊点的蠕变疲劳失效。以 CCGA焊点为例 ,利用 CCGA三维焊点形态预测表面节点输出结果 ,将焊点形态分析三维表面模型转换为焊点应力应变有限元分析三维实体模型 ,从而建立了 CCGA焊点可靠性分析模型 ,采用三维有限元方法分析了 CCGA焊点在热循环条件下的应力应变过程。在此基础上 ,对 CCGA焊点疲劳寿命进行了计算     

三轴压缩下粉砂质泥岩蠕变力学特性试验研究

为揭示三峡地区巴东组二段粉砂质泥岩的蠕变力学特性,采用RLJW-2000岩石流变伺服仪对饱和粉砂质泥岩进行了三轴压缩蠕变试验。试验在分级加载条件下进行,试验围压为1 MPa。基于试验结果,定量研究了粉砂质泥岩蠕变过程中轴向蠕应变与径向蠕应变的差异、轴向蠕变速率与径向蠕变速率的差异,得出了岩石的长期强度。研究结果表明:1)在各级应力水平下,试样径向蠕应变占径向总应变的比例始终比轴向蠕应变占轴向总应变的比例大,岩石的径向蠕变效应更明显。2)在破裂应力水平下,岩石径向蠕变比轴向蠕变先进入加速蠕变阶段,径向的初始蠕变速率、稳态蠕变速率以及加速蠕变速率均高于轴向相应的蠕变速率,以径向蠕变特征来判别粉砂质泥岩是否发生蠕变破坏更合理。工程实践中,应加强对岩石径向蠕变特性的监测工作,这对于工程失稳的预测预报更有意义。3)粉砂质泥岩的长期强度仅为其瞬时强度的74.4%,长期强度折减较大。4)试验中获得的长期强度实际上应为粉砂质泥岩的径向长期强度,径向先发生蠕变破坏从而导致试样破坏。     

输电塔覆冰倒塔的屈曲分析

以某60 kV线路中的一组自立式3560ZGu2输电塔塔架为计算对象,利用大型有限元软件SAP2000对不同呼称高度的覆冰输电塔结构进行了屈曲分析.计算出了输电塔屈曲的临界覆冰厚度以及输电塔覆冰屈曲的临界风速值,定量分析了最大垂直档距和地面类型的影响.研究表明,风荷载是输电塔失稳破坏的不可忽视的原因,随着呼称高度的增加...     

超超临界锅炉过热器管超温蠕变应力松弛规律研究

超超临界锅炉高温过热器集箱出口区域的过热器管易处于超温运行的环境,产生蠕变应力松弛导致材料失效.基于Norton蠕变模型,以烟气温度750℃、蒸汽温度600℃、蒸汽压力26 MPa的运行工况,模拟T91过热器管壁在长时间热诱导中产生的应力松弛行为及蠕变分布.模拟结果显示,过热管应力松弛现象首先发生在管内壁面,随着时间累...