导线覆冰厚度线径订正系数的理论计算分析

合理的设计冰厚可在保障电网抵御覆冰灾害能力的同时大大降低电网工程的整体造价,因此输电线路冰厚线径订正系数的正确计算具有重要的工程应用价值。本文基于量纲分析提出了一个导线覆冰碰撞率的简化计算公式,并结合雨雾凇导线覆冰理论模型导出了冰厚线径订正系数的理论计算方法,其结果与有关实验研究结果相符并优于最新行业标准(DL/T 5158-2012)推荐的方法。进一步利用该方法从理论上计算分析了不同覆冰类型冰厚线径订正系数及其差异,结果表明:雾凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增大而减小,雨凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增大而增大,而模拟雨雾凇混合覆冰情况下的线径订正系数介于前两者之间。由于具有较完整的理论基础并能够考虑不同的覆冰类型和气象条件,该方法具有较好的理论普适性,对电力线路防冰设计具有较大的应用参考价值。     

基于碰撞特性的导线雾凇覆冰厚度预测模型研究

为了给输电线路抗冰设计中冰雪厚度的估算及覆冰机理的研究提供理论依据,笔者从流体力学和热力学角度出发,建立全面的表征导线捕获过冷却水滴及冰面热传递过程的雾凇覆冰厚度预测模型。仿真结果表明,水滴与导线碰撞时的碰撞系数以及覆冰密度是影响预模型测结果精确性的关键参数,随覆冰时间增加雾凇覆冰厚度增长率逐渐减小,碰撞系数逐渐减小,水滴碰撞导线速度和冰面温度也随之减小,导致雾凇冰密度也逐渐减小。仿真和实验结果均表明,随圆柱体初始直径的增加,冰厚呈幂函数降低,模型预测结果与试验及现场观测结论一致。     

雾凇覆冰对导线表面场强影响研究

中国雾凇冰灾极其频发且引起输电线路事故最多,覆冰后的导线表面由于冰树枝的生长变得极为粗糙,冰树枝尖端会使得导线表面电场发生严重畸变进而增大表面场强;为研究雾凇覆冰后的导线表面电场分布规律,在多功能人工气候室内完成了对钢芯铝绞线雾凇覆冰的参数测量,根据冰树枝尖端形态建立相应的电场分布模型,再利用有限元法对尖端场强进行计算。结果表明:雾凇冰树枝尖端严重增大导线表面电场,但随着覆冰厚度的增加,导线表面场强会逐渐减小且减小速度逐渐变慢;所得结论可为雾凇频发地区的输电线路设计和选型提供理论依据。     

混合凇对分裂导线起晕电压影响

我国冬季混合凇冰灾频繁并严重影响输电线路安全运行;覆冰后的导线表面电场发生严重畸变,进而影响导线起晕电压;目前国内外针对导线电晕起始特性进行了大量研究,但大多采用缩比模型来研究实际分裂导线,且尚未深入分析混合凇对导线起晕电压的影响规律;故本文在低温低气压试验室内完成了对同直径的单、双和三分裂导线混合凇覆冰后的交流电晕试验,利用紫外成像仪及曲线拟合法对导线覆冰后的电晕特性进行测量分析,并建立有限元模型进行电场分析以弥补混合凇电晕研究的空缺。结果表明:混合凇会降低导线电晕起始电压至未覆冰时的60%以下;随着覆冰程度的增加,导线起晕电压继续跌落,但跌落速度减慢;相同覆冰时间内,分裂数越多的导线起晕电压越高,混合凇对导线表面的场强畸变越小;不同覆冰水电导率对混合凇覆冰形态及导线起晕电压没有明显的影响。本文所得结论可为混合凇地区的输电线路设计及导线起晕电压计算提供理论依据。     

输电线路冰区勘测方法

覆冰荷载是架空输电线路的基本荷载之一,对线路工程造价的敏感性很高,对线路工程的运行安全至关重要。要科学地确定符合当地客观实际的冰区,首先必须进行区域覆冰气候分析,充分收集线路地区导线覆冰资料和相关气象资料,进行广泛的覆冰调查,建立观冰站点观测导线覆冰,必要时开展导线覆冰专题研究,然后采用科学的方法进行资料分析和计算,最后结合线路经过区域的地形、海拔、植被、水体等情况综合分析确定。归纳总结了覆冰调查的范围、内容、对象、技巧以及调查资料的可靠性评价、代表性分析和重现期确定;提出了设计冰厚计算的基本方法及其计算参数的订正选取原则和确定设计冰厚的方法展望;提出了覆冰微地形的判别方法及其冰厚修正原则;提出了线路冰区划分的原则、依据和方法。     

导线覆冰厚度的直径订正系数

在提高输电线路抗冰性能的建设中,如果设计冰厚选择过小,则在冰雪天气中输电线路可能难以抵御覆冰的侵袭;但如果设计冰厚选择过大,则线路建造或改造的投资额将成倍提高。因此,如何合理确定设计冰厚,使得线路建设同时能够满足经济性和安全性的要求,是当前线路改造和设计新的输电线路工程工作面临的重要问题。为此,分析了线径对导线覆冰的影...     

输电线路综合荷载等值覆冰厚度预测与试验研究

输电线路覆冰后,将引发断线倒塔事故,严重威胁电网的安全运行,在线监测导线覆冰情况具有重要的工程应用价值。为了实现实时监测输电线路的等值冰厚,提出了以静力学力矩平衡为理论依据的架空输电线路综合荷载等值覆冰厚度预测模型。该模型以轴向拉力和倾角为参数,考虑了耐张绝缘子串带来的不均匀载荷,以及风力带来的风偏平面内综合荷载增加等影响。在试验站开展现场导线覆冰的测量,进行现场试验验证。结果表明:利用该文提出的预测模型计算出的综合荷载等值冰厚和人工测得的现场导线等值冰厚吻合较好,验证了该模型的精确性。基于现场试验经验,提出了用于现场测量的覆冰形状校正系数,为进行现场输电线路覆冰测量提供一种有效和简便的测量手段。     

基于水滴碰冻效率的扩径导线防冰特性分析

输电线路导线覆冰危害电力输送安全，导线防冰/除冰方法一直是国内学者关注的焦点。近年来，利用扩径导线进行防冰的方法被一些学者提出。该文针对扩径导线防冰特性问题，对不同直径导线表面的水滴碰撞和冻结过程进行分析，研究了导线直径对水滴碰撞系数和覆冰速率的影响，提出扩径导线临界防冰直径D_p的计算方法，并对不同风速、水滴中值体积直径和不同温度条件下的D_p值进行了仿真计算。此外，通过不同直径铝管的自然覆冰试验对扩径导线的防冰性能进行了验证。研究结果表明：扩径导线表面的最大水滴碰撞系数随着直径的增大而减小，但水滴碰撞范围会扩大；由于导线表面的水滴捕获率和覆冰速率均随着直径的增大先增加后减小，利用扩径导线进行防冰需使其直径大于临界防冰直径D_p，风速、水滴中值体积直径越大，环境温度越高，D_p值越大。     

瓦型导线和普通绞线雨凇覆冰特性对比分析

输电线路导线覆冰严重威胁电力系统的安全运行,对型线和普通绞线覆冰过程及其特性开展深入研究可为电网输电线路防覆冰技术和瓦型导线的推广应用提供参考。在人工气候室内模拟自然覆冰条件,对LGJ-185/10、LGJ-400/65型普通绞线和JNRLH60X/LBIA-185/30、Drake 1020型瓦型导线进行了试验研究,分析了2类导线覆冰异同。结果表明:在相同覆冰条件下,瓦型导线的覆冰厚度比相同直径的普通绞线大,冰棱长度则反之;直径较小的导线覆冰厚度要比直径较大的同种导线覆冰厚度增长更快,而冰棱增长则相对较慢;其他覆冰条件相同时温度越低或者风速越大,瓦型导线和普通绞线的覆冰厚度差异越明显。     

浅析冬春季节寒潮对输电设备的影响

根据气象观测和输电线路运行经验,在入冬或初春季节,当风速在1～10m/s,空气湿度超过85％时,气温从0℃逐步下降致-15℃过程中,将在导线表面逐步生成雨凇、混合凇、雾凇;如果继续下雪,积雪进一步堆积在线路上导致覆冰.线路覆冰会引起超荷载、不平衡张力、覆冰闪络及导线舞动等危害.本文基于2020年去冬今春输电线路覆冰情况...     

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。     

粤北输电线路覆冰概况及原因分析

针对粤北韶关、清远地区处于南海副热带暖湿气流与北方强冷空气交汇形成的“南岭静止锋”覆盖区域凝结层过冷却水极不稳定、一旦遇到硬物（如绝缘子等）极易形成雾凇、雨凇或者混合淞的问题,对2008年以来粤北电网输电线路的气候特点、覆冰情况、覆冰形成机理及冰闪原因进行了详细的介绍和分析,目的在于提高粤北地区输变电线路的抗冰闪能力,保障电力系统的安全稳定运行。     

交流电场强度对导线雾凇覆冰特性的影响

输电线路覆冰严重威胁着电力系统的安全,国内外对导线覆冰开展了大量研究,但绝大部分研究都没有考虑电场对覆冰特性的影响,这与工程实际情况不相符。在人工气候室内对导线进行带电覆冰,测取了覆冰量和覆冰密度,并通过Q–V法测得了覆冰过程中导线的电晕放电量。为了解释电场对覆冰的影响机制,对交流电晕下水珠的荷电和所受库仑力进行了计算。试验结果表明:试验条件下,覆冰量和覆冰密度随交流场强增加均有先增大后减小的趋势。计算结果表明;电场将对水滴施加电吸力,导致在电晕出现之前或电晕较弱时覆冰量、覆冰密度增加;电晕较强时,空间电荷浓度增加,水滴荷电后所受库仑力起排斥作用,这可能是强电场下导线覆冰量和覆冰密度降低的原因。     

架空线混合凇形成机理的数值解析

利用计算流体力学软件对部分气象参数组合时的架空输电线翼型雾-雨混合凇形成过程进行了数值模拟.结果表明,在风向垂直不可扭转导线的迎、背风面形成冰厚差距大的翼型冰;不同空气相对湿度和风速对导线覆冰的程度以及密度、厚度均有一定的影响.     

输电线路覆冰图像边缘提取方法研究

A new method of measuring the icing thickness of transmission lines on-line is proposed in this paper.In this method,the pictures of transmission lines which are photoed by the camera on the iron tower are processed immediately to extract the edges of the transmission line conductor and transmission line insulators.The icing thickness can be gained by comparing the edges of the iced transmission line and the uniced one.Two icing image edge extraction methods are described in detail,that is,a method based on the combination of the wavelet transform and the floating threshold method and a method based on the combination of the optimal threshold method and the mathematical morphology transform.The icing images from the artificial climatic chamber and transmission lines are used to test the methods above.The results show that the method based on the wavelet transform and the floating threshold method does well in the extraction of relatively smooth edges,such as glaze icing on conductor and icing on the insulator;meanwhile,the method based on the optimal threshold method and the mathematical morphology transform does well in the edge extraction of icing on the conductor,especially the opaque rime icing on the conductor with complicated edges.     

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。     

2008年广东电网输电线路冰灾受损情况及关键影响因素分析

介绍了2008年初广东电网线路设施冰灾受损、抢修复电情况,具体分析了输电线路杆塔受损、导(地)线断线、金具绝缘子掉串及通信光缆受损的形式和原因,研究了不同设计冰区、地形、海拔高程、塔型、杆塔受损类型、导(地)线受损类型、纵向荷载及垂直荷载等关键影响因素。提出输电线路防冰应采取差异化设计和重点加固原则,线路各组成部件强度应合理匹配,以最大限度地降低输电线路冰灾损失。     

南方地区电网覆冰事故分析及应对措施研究

根据2008年初中国南方地区电网遭受冰害事故统计和调研情况,从覆冰机理、电网设施本身出发,分析了造成这次大面积冰害事故的原因。将国内外有关输电线高度订正系数的算法进行了比较分析,并对高度、线径系数进行了细化以便实现较好的经济技术效应。结合本次电网冰害事故所反映出的问题,提出了输电线路覆冰事故防治措施。     

220kV保原线覆冰掉闸分析及防范措施

针对某220kV保原线覆冰掉闸的事故,对导地线在不同覆冰厚度下的弧垂进行计算,验算了覆冰后不同风速下的风偏角度,比较分析了线路覆冰发生放电的情况,得出了导地线覆冰厚度不同、地线覆冰后低于导线是发生放电的直接原因。提出了防止输电线路覆冰的主要措施,为今后防范覆冰掉闸提供了有效思路。