涂层导线表面电场分布的仿真分析

架空输电线路电压等级的提高及潮湿环境下线路表面雨滴的附着,造成了输电线路附近电场的畸变现象,引起了严重的电磁环境问题。为此,通过有限元仿真模拟,对比分析了裸导线和涂层导线表面的电场分布,还分析了涂覆涂层厚度、相对介电常数对导线周围电场强度的影响。仿真结果表明,在裸导线表面涂覆涂层可以显著降低导线表面的电场强度,涂层导线表面的电场强度随涂层厚度的增加而减小,而与涂层的相对介电常数没有直接的联系。     

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。     

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APDL的特高压直流输电线路标称场强数值计算分析

介绍了ANSYS软件仿真的基本原理,通过APDL快速建立了由输电线路的高度、极间距、分裂导线数等不同参数变化而变化的仿真模型,能够更加快捷方便地对特高压直流输电线路下标称场强的分布情况进行仿真.仿真结果表明,地面标称场强的强度在两条输电线路的中心处为零,然后往两极导线方向迅速增加并于导线外侧18 m附近达到最大值,最后趋向于零.     

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线...     

特高压紧凑型输电线路工频电场强度计算

将有限元方法应用于特高压紧凑型输电线路电场强度的计算.建立二维静电场有限元模型,计算对比了特高压紧凑型线路导线表面电场强度和相导线平均电场强度最大值,分析了特高压线路导线截面和分裂半径的选取,也计算了线路下方距离地面1 m处最大电场强度和线路走廊宽度.计算结果表明特高压交流输电线路采用紧凑型方式具有一定的优越性.     

大跨越输电塔在线路断线作用下的动力响应

基于有限元程序ANSYS/LS-DYNA,分别建立以等效弹簧代替塔对线路作用的导线、地线模型和以等效弹簧代替线路对输电塔作用的直线塔模型.利用显式积分法对导线和地线的断线进行动力有限元仿真分析,并将悬垂点的纵线向支座动反力施加在直线塔上,分析导线、地线断线对直线塔的动力作用.该方法既考虑了塔和线的耦联作用,又避免了,建立复杂的塔-线体系模型.研究表明,地线断线对输电塔的冲击作用较小,导线断线对输电塔的冲击作用较大.     

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。     

500kV同塔双回交流输电线路传输能量计算分析

基于模拟电荷法、模拟电流法计算出导线周围空间的电场和磁场分布,在此基础上计算出坡印事矢量,并得出导线周围坡印亭矢量的分布.从仿真结果中可以看到,导线周围电磁能量密度较大.根据坡印亭矢量,计算导线周围不同区域内导线的传输能量,得到输电线路的有效能量传输通道和主要能量传输通道.同时,通过改变导线的参数,计算分析了其对能量传输的影响,为高压输电线路的设计提供一定的参考.     

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。     

±800kV特高压直流输电线路合成电场研究

基于Deutecsh假设的解析法,利用MATLAB软件对±800 kV特高压直流输电线路合成电场进行仿真研究.计算了极导线水平布置的±800 kV特高压直流输电线路合成电场的水平,详细讨论了线路结构参数(导线分裂数、子导线截面、导线分裂间距以及极导线对地高度和极导线间距)对合成电场的影响,为工程的设计和建设提供技术参考...     

高压直流输电线路电场强度计算方法

针对高压直流输电线路产生的电场问题，考虑分裂导线的作用，改进了Sarma计算电场强度的方法.计算了电场强度的分布，并分析了线路设计参数对电场强度分布的影响.研究表明，地面电场强度在中心点为零，向两侧极导线方向迅速增加，在极导线外侧1~3 m处达到最大值，而后随距离增加而急剧衰减.导线高度对电场强度的分布影响最为明显，导线越高，电场强度越小;次导线半径越大，电场强度越小;极间距越小，电场强度越小;次导线分裂间距和次导线布置形式对电场强度的影响很小.     

架空导线径向温度场的数值模拟

基于二维稳态热传导控制方程,考虑了输电导线主要的发热源和散热途径,形成了一套准确的导线径向温度场数值求解方法,并通过实例应用于JL/LB1A-300/50型钢芯铝绞线。结果验证了导线径向温度差的真实存在且不可简单忽略,并且径向温度分布受导线内不同金属材料的单位体积发热率、绞线间接触情况和外界对流等多方面因素的共同影响。     

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。     

基于电场仿真的20 kV线路非接触式验电判据分析

20 kV配电线路相比10 kV配电线路因其能提高线路供电能力,在我国许多地方有应用,确定线路是否带电对检修工作人员的安全保障具有重要意义。对不同运行工况下的20 kV线路电场进行有限元仿真分析,在COMSOL软件中建立正常运行及故障工况下的仿真模型;探究导线水平排列以及三角排列对周围电场分布的影响,得出导线附近的电场分布规律,并分析某一相导线停电对线路电场分布的影响。基于相关分析初步提出了适用于20 kV线路的验电判据,若在导线正下方距离0.1 m范围内电场强度大于19.65 kV/m,即可判定此导线带电。所提出的验电判据可为后续验电装置的设计奠定一定的理论基础。     

1000kV特高压输电线路不平衡度分析及换位方式的研究

以锡盟—南京1 000 kV特高压工程为例,借助PSCAD仿真软件研究了输电线路不同情况下的电气不平衡问题。仿真结果表明:输电线路不平衡度随着导线长度的增加而增大,随着输送功率的增加而增大,同时受导线排列方式影响较大。对于1 000 kV锡盟—南京同塔双回输电工程,推荐采用逆相序排列、反向换位方式,以实现最优的换位效果。     

绝缘子断裂对大跨越输电线路的动力效应

输电线路中的绝缘子由于外界多种因素作用可能会发生断裂,致使导线跌落,在导线下落过程中将对输电线路产生持续的动力冲击作用.以某大跨越输电塔为例,采用有限元方法建立了塔线模型,并对导线的跌落过程进行模拟.导线在自由跌落过程中存在明显的回弹,动力效应显著,部分杆件如挂线杆将产生较大的峰值应力,关于中轴面对称的杆件将产生摇摆效应.与地面接触的导线在跌落过程中也存在导线回弹现象,构件内力与导线自由跌落时相差不多.从能量角度解析了这两种导线跌落过程,并通过对比验证了导线跌落模拟的准确性.     

输电线舞动的有限元分析及边界条件

以有限个梁单元模拟输电导线状态,采用最小位能原理推导出有限元方程,最后利用强制边界条件给出单元位移和应力方程,并运用仿真系统进行模态和谐响应分析。其结果可为以后线路优化设计提供依据。     

温度、湿度对电晕笼中直流导线电晕电流的影响

为研究温度、湿度对直流导线电晕电流的影响,建立了导线电晕电流测量系统,在人工气候室内,测量了不同温度、湿度下,电晕笼中导线的电晕电流,获得了温度、湿度对导线电晕电流的影响规律,为我国特高压直流输电线路的工程设计提出了建议.