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。     

交流输电导线覆冰增长及临界防冰电流的试验研究

输电线路导线覆冰荷载和导线覆冰后舞动产生的荷载均可能引起倒塔或导线断线事故,从而严重威胁电力系统的安全运行。为此在大型多功能人工气候室开展不同型号导线在不同气象条件下覆冰增长和临界防冰电流试验研究,得到不同条件下导线覆冰增长随时间变化的关系曲线,分析影响其覆冰增长和临界防冰电流的因素。研究结果表明运行电流可延缓导线的覆冰增长;同等覆冰条件下,直径小的导线覆冰增长较快;环境温度和风速对导线覆冰增长均有明显影响,且环境温度将决定导线表面的覆冰类型;导线运行电流达到一定值可使其不覆冰且临界防冰电流值与气象参数有关。研究结果可为进一步揭示导线覆冰机理提供参考。     

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。     

浅谈输电线路覆冰舞动的危害及对策

分析了辽北地区近几年发生的线路覆冰舞动障碍,对导线覆冰舞动形成原因进行了研究,发现线路的舞动都与导线表面有不对称的覆冰密切相关,线路舞动前均有降雪或冻雨,随后的阵风致使线路舞动,因此导线覆冰是造成舞动的必要条件。针对覆冰舞动的危害总结了实践经验,提出了一些预防和消除导线覆冰舞动的措施。     

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。     

天津地区导线覆冰舞动的现场观测和起因分析

三十年来,天津地区共发生两次导线覆冰舞动。本文根据现场实际观测的现象,对导线覆冰和舞动原因进行了分析,并对导线覆冰舞动的规律、 破坏力和防止措施提出了一些看法。     

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。     

典型覆冰导线空气动力学特性数值和试验模拟

输电线路覆冰舞动是由覆冰导线气动力引起的,因此了解覆冰导线的空气动力学特性是研究其舞动的关键因素。为此,结合覆冰导线空气动力学特性的研究现状,采用Spalart-Allmaras(SA)湍流计算模型和ADINA有限元软件对不同覆冰厚度的典型新月型、翼型、扇型和D型覆冰导线的升力系数、阻力系数及扭矩系数等空气动力学参数进行了系统研究。利用流场压力分布特性对空气动力学参数随攻角变化出现的尖峰突跳现象进行了分析。结果表明,数值模拟与试验结果具有较好的一致性,覆冰导线空气动力学参数仅与导线规格、覆冰厚度、覆冰类型和攻角有关,受测试风速影响较小。随着导线覆冰厚度的增加,覆冰导线空气动力参数曲线负斜率和变化率变大,即线路起舞阈值降低,发生舞动的可能性增大。     

架空输电导线覆冰及舞动在线监测技术综述

近年来,架空输电线路的覆冰和舞动在线监测技术取得了长足的发展。介绍导线覆冰舞动造成的危害、覆冰舞动的产生机理和监测方式以及导线覆冰舞动在线监测技术国内外的应用现状和发展趋势;重点介绍了光纤传感器在输电导线覆冰舞动监测技术应用中的优越性。     

覆冰导线舞动特性及其引起的导线动态张力

建立了覆冰导线舞动的三自由度物理模型,采用Fluent软件对覆冰导线的空气动力参数进行了数值仿真,在此基础上利用Simulink仿真模块进行了覆冰舞动的动态模拟,得到了覆冰导线舞动的基本特性。根据舞动引起的导线长度变化,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。结果表明:舞动达稳定状态时,垂直方向和水平方向振动波形近似为简谐波;舞动轨迹近似斜椭圆;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,最易使导线损伤;舞动半波数的奇偶性对张力变化百分比有较大影响。     

2009～2010年冬季辽宁电网输电线路舞动分析

介绍了2009~2010年冬季辽宁电网输电线路覆冰舞动情况,分析了导线覆冰舞动形成因素及舞动线路特点,提出应从输电线路设计、运行等方面采取多种措施对输电线路覆冰舞动进行治理。     

架空输电线路分裂导线扭转刚度及舞动机理分析

分裂导线因具有比单导线大得多的扭转刚度而更容易发生舞动,分裂导线扭转刚度是分析其舞动机理的关键因素。为此,基于对分裂导线扭转过程中能量增量的分析,建立了分裂导线扭转刚度的计算公式,并开展了真型分裂导线扭转试验,试验结果与公式计算结果比较相符,验证了该公式的准确性和可行性;以该扭转刚度计算公式为基础,通过建立导线逐渐覆冰的计算模型,对比分析了分裂导线和单导线上导线覆冰形状的不同,并引入覆冰不均匀系数来表征导线表面覆冰的不均匀程度,通过计算表明,分裂导线的覆冰不均匀系数大于单导线,且随着覆冰厚度的增加,2者之间的差距更加显著,由此从理论上验证了分裂导线比单导线更容易发生舞动的结论。     

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。     

OPGW覆冰断线原因分析

对OPGW覆冰断线原因进行了分析,认为覆冰断线原因是OPGW覆冰致使其弧垂加大,使其与导线处于同一高度或低于导线高度,这样在风的激励下诱发覆冰OPGW舞动,导致导线对OPGW放电产生高温电弧,将外层部分铝合金绞线熔断,使其余绞线不足以承受OPGW的张力,最终导致OPGW断线。     

500kV紧凑型线路覆冰舞动及非同期摇摆的防治措施

架空输电线路覆冰会引起导线舞动、杆塔倒塌、导线断线和绝缘子闪络等事故,500kV紧凑型线路三相导线成等边倒三角排列,相间距离较常规线路大为减小,如果在覆冰情况下舞动及大风扰动下相间发生非同期摇摆,更容易造成相间距离不足,引起跳闸事故。因此,要减轻覆冰舞动及非同期摇摆的灾害,除在线路设计阶段应尽量避开易覆冰舞动、易风偏区域外,还应配置全面的防治覆冰舞动及非同期摇摆的措施。     

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。     

湍流度对覆冰导线气动力特性影响的试验研究

为研究风场湍流度对覆冰导线气动特性的影响,对D形和4种不同冰厚的新月形覆冰导线进行了风洞试验。分别在均匀流、5%和13%这3种均匀湍流场中,获得了0～180°攻角范围内单导线和6分裂导线的气动三分力系数,考察了2种不同形状覆冰时导线截面的气动力特性。同时,根据Den Hartog竖向和Nigol扭转舞动机理,讨论了覆冰导线的驰振不稳定攻角范围,为覆冰导线的舞动计算分析提供了有效参考。研究结果表明:湍流会降低新月形覆冰导线的气动稳定性,其中5%的湍流场对弛振稳定性的影响最为不利。然而对D形覆冰导线而言,湍流仅会略微改变气动力系数的幅值,不会影响其随攻角的变化规律;此外,湍流会提高D形覆冰导线的竖向弛振稳定性,而对扭转弛振稳定性几乎没有影响。     

架空输电线路导线舞动原因分析及防治措施

输电线路导线舞动可导致线路跳闸大面积停电事故以及大量金具、绝缘子的损坏,严重威胁电网的安全稳定运行。通过对近年来我国发生的输电线路导线舞动跳闸事故的分析,认为在一定的气候条件下,风速、风向及迎风面覆冰的增加是引起导线舞动的主要因素。采取加装相间、线间间隔棒,根据档距不同加装防振锤及防舞器等措施,可达到防舞动目的。     

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。