基于ADAMS仿真的悬垂绝缘子串风偏影响因素分析

导线风偏设计中,导线风偏角的传统计算方法是基于静力学平衡时悬垂绝缘子串风偏角最大,然而悬垂绝缘子串在静力平衡时风偏角并未达到最大。为此,根据多刚体动力学理论在ADAMS软件中建立了悬垂绝缘子串的多刚体模型,通过在ADAMS中对悬垂绝缘子串风偏过程进行仿真,分析了悬垂绝缘子串风偏角的影响因素。     

复合绝缘子替代瓷绝缘子对500kV输电线路悬垂绝缘子串风偏性能影响

为研究500kV直线塔悬垂串复合绝缘子替代盘形绝缘子的可行性,对复合绝缘子与瓷绝缘子的风偏角进行了对比研究,建立了输电塔-串-线耦合有限元模型,分析了2种绝缘子串下档数、风速、档距和高差对其风偏角的影响,根据结果得到：瓷绝缘子改复合绝缘子后,绝缘子的风偏角存在不同程度的增大。仅改变档数、风速对于风偏角增大值影响较小;档距、高差对于瓷绝缘子改复合绝缘子后的风偏角增大值影响较大;档距、风速、高差对绝缘子风偏角的影响存在着耦合作用,即档距越小,高差对于绝缘子风偏角的改变越明显,且风速对风偏角的增大值影响更为明显;最后,该文以某电网实际线路为例,给出了风偏校核结果和改造建议,研究结果将为线路改造换用复合绝缘子提供参考。     

脉动风作用下特高压绝缘子串的风偏特性

特高压线路比较低电压等级线路来说,具有绝缘子串更长,地理跨度更大,绝缘子串的动态风偏特性将更为突出的特点。建立了4档绝缘子串-导线整体数值模型,模拟了脉动风的风速时程曲线,通过改变风速、垂直荷载、导线型号和单/双联绝缘子串等因素,系统地研究了脉动风作用下特高压线路绝缘子串的风偏特性。结果表明：不同条件下特高压线路风偏角脉动响应系数β大致在1.1~1.2变化。风速一定时,绝缘子串风偏角随着导线截面增加而减小,在进行特高压线路绝缘子串风偏角计算时,双联复合、盘形绝缘子串可以简化为对应型号的单联复合、盘形绝缘子串。     

脉动风输电线路绝缘子与导线耦合风偏研究

研究脉动风作用对输电输电线路绝缘子—导线耦合模型风偏的影响。首先选取了实际线路较为常见的5种档距下的输电线路进行了脉动风场的模拟,模拟出的不同档距下距离导线原点50 m处的脉动风速时程及其对应的目标谱和模拟谱的吻合曲线,然后建立输电线—绝缘子耦合模型,计算出脉动风作用下导线非同期摇摆和绝缘子串位移响应,结果反映了输电线路绝缘子—导线耦合模型脉在动风下的特性规律。     

考虑脉动风荷载作用的大跨越输电塔线体系风致响应分析

为了掌握脉动风荷载作用下大跨越输电线路风致响应特性,以某500 kV三跨耐张段大跨越输电线路为研究对象,建立了输电塔线体系空间有限元模型,采用谐波叠加方法模拟输电塔线体系脉动风荷载时程,叠加静风荷载作用,研究了风荷载作用下单塔及塔线体系的模态动力特性,分析了不同风向角风荷载作用下塔线体系风振响应时域特性,并与单塔风致响应进行比较,获得了最不利风向角度,探索了不同风速作用下单塔及塔线体系最大位移和应力变化规律。结果表明,与单塔相比,塔线耦合体系具有较强的柔性,其模态的低阶振型主要表现为导线的振型;输电塔和输电线风振响应均以一阶振型为主;塔线耦合效应对塔线体系风振响应的影响较大,不同风向角风荷载作用下塔线体系风振响应均大于单塔,塔顶位移增大明显;塔线体系的最不利风向为垂直于导线布置方向;输电线路设计时建议考虑塔线耦合效应的影响。     

大跨越输电塔线体系有限元建模

以舟山大跨越输电塔线体系为工程背景,分别采用等效刚度空间梁单元、杆单元、悬链线索单元对输电塔、绝缘子和输电线进行了模拟,建立了塔线耦合体系的空间有限元模型。建模过程兼顾了模型的准确性和计算效率,重点阐述了悬链线索单元在输电线模拟中的应用。以此为基础,通过时域分析方法对塔线体系的动力特性和风振响应进行了计算。     

110 kV输电线路绝缘子的风偏特性研究

青海格尔木地区平均海拔3 000 m以上,其110 kV察汗诺-格尔木输电线路常年遭遇风偏闪络事故。为了研究其风偏闪络频繁发生的原因,建立了该线路段的导线-绝缘子耦合模型,用Matlab模拟了当地平均风速为30 m/s的脉动风场,用ANSYS仿真了该模型在脉动风作用下的绝缘子串风偏响应。仿真结果表明,悬垂绝缘子在雷电过电压下发生风偏闪络的概率较大,在线路风偏改造时应重点校核。     

500kV输电线路风偏特性的有限元分析

针对近年来配电网输电线路风偏闪络事故频发的问题,采用有限元软件ANSYS建立500 kV四分裂输电线–绝缘子串有限元模型,研究稳态风、阵风模型下不同档距和档数对输电线非同期摇摆和绝缘子串下端的动力风偏响应的影响。仿真结果表明不同档距、档数及风模型的选取对输电线路的动力风偏响应均有不同程度的影响,且只有综合考虑输电线非同期摇摆和绝缘子串下端的风偏响应,才能有效防止输电线路风偏闪络事故的发生,提高输电线路的安全运行。     

连续多跨输电线路动态风偏特征及计算模型

以500 kV某耐张段8跨线路为研究对象,考虑支座相对高差、绝缘子串长度、几何非线性效应和风致气动阻尼等因素的影响,建立了整个耐张段8跨导线有限元模型。运用谐波叠加法并考虑空间相关性,模拟沿导线各点的脉动风速,研究多跨线路动态风偏响应。通过分析绝缘子挂点风偏响应的功率谱,从共振项和背景项2个方面研究脉动风速对风偏动力放大效应的影响机制。最后比较了多跨线路有限元计算模型和静力单摆模型风偏计算结果。结果表明：（1）静力学单摆模型求得的静态风偏角大于多跨线路连续模型的计算值;（2）考虑气动阻尼效应后,风偏动态响应以背景项为主而共振项可以忽略,相应的动力放大因子为1.1～1.3。     

线路布置方式对悬垂绝缘子串摇摆角计算的影响

在输电线路的风偏计算中,导线的重力荷载和风荷载直接影响着悬垂绝缘子串摇摆角,其大小与线路的布置方式（如相邻导线悬挂点的约束、档距、高差等因素）有关。针对耐张塔-直线塔-耐张塔、直线塔-直线塔-直线塔、耐张塔-直线塔-直线塔这3种不同的线路布置方式,建立了2档、4档和6档绝缘子串-导线数值模型,通过改变档距、高差和风速等因素,仿真得到了绝缘子串摇摆角的大小和水平位移,并将其与静力学模型得出的摇摆角和水平位移进行比较,分析了不同的线路布置方式对悬垂绝缘子串摇摆角计算结果的影响,并针对不同的线路布置方式提出了相应的摇摆角计算方法。     

500kV架空输电线路风偏数值模拟研究

采用数值模拟方法来研究500kV超高压输电线路在随机风荷载作用下的风偏问题.具体步骤是:采用考虑随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport相干函数,并结合谐波合成法数值模拟线路风场;在ANSYS有限元软件中建立不同档距的输电塔线体系的有限元模型,用ANSYS有限元软件分别对模型进行时程分析,分析结果显示档距对悬...     

风荷载调整系数在风偏角计算中的研究分析

近年来风偏事故的频繁发生致使输电线路经常停运,严重影响了电网的安全运行.因此一些学者经过分析认为:在输电线路设计时,风偏角计算中不考虑风的动力特性,即风荷载调整系数取值为1是不合理的.针对上述问题利用有限元软件对不同风速、不同档距下的悬垂绝缘子串的风偏角进行时程分析,并在风偏角计算公式中引入风荷载调整系数,结合有限元分析的结果给出风荷载调整系数在不同风速和不同档距下的取值,为输电线路的设计提供参考.     

特高压长串绝缘子对风偏计算的影响研究

输电线路的风偏角计算所采用的都是刚体静力学模型。为了简化计算,该模型将绝缘子串和导线假设为刚体,风吹时绝缘子串不发生任何弯曲或变形。特高压线路的绝缘子串较长,风吹时其链式弯曲程度较低电压等级输电线路的绝缘子串要大,需要研究其对线路风偏角的影响。通过数值仿真计算和风偏模拟验证试验得到的结果表明,特高压线路采用棒型绝缘子可不考虑绝缘子链式弯曲的影响,但采用盘形绝缘子串,当绝缘子串两端相邻的导线悬挂点高于其自身时则需考虑,即按现有方法计算出绝缘子串的水平位移,并加上由链式弯曲引起的偏差值,否则将来可能存在特高压线路塔头部位风偏故障的隐患。     

V形复合绝缘子力学特性研究

绝缘子串的风偏闪络一直是影响输电线路安全运行的主要问题之一。针对哈密—郑州±800 kV特高压直流工程的V形复合绝缘子串风偏设计校核问题,在I形绝缘子串弦多边形方法的基础上,构建并推导了适用于V形复合绝缘子串（含金具等）的弦多边形计算方法,并利用有限元方法验证了该方法的准确性和有效性,给出了确定该方法适用范围的最小轴向拉力计算方法。进而基于该特高压线路的参数,应用此方法研究了V串夹角、导线平均高度及水平档距/垂直档距组合变化对风偏特性的影响。结果表明,在给定垂直档距和水平档距条件下,建议V串夹角随导线平均高度增大而增大;在给定导线平均高度和垂直档距条件下,建议V串夹角随水平档距增大而增大;在给定导线平均高度和水平档距条件下,建议V串夹角随垂直档距增大而减小。给出了不同导线平均高度、垂直档距和水平档距条件下所建议的V串夹角值。     

输电导线悬挂点处等效风荷载仿真分析

在实际的输电线路中,导线悬挂点处的等效风荷载直接影响着绝缘子串风偏角,其大小与绝缘子串的不同悬挂方式和通过风压不均匀系数折算出的整档导线风荷载有关。为此,首先建立了两档导线有限元模型,仿真分析了绝缘子串的不同悬挂方式对导线悬挂点处的风荷载影响,然后通过在导线上不同位置施加稳态风和选取不同的风压不均匀系数来研究风压不均匀系数折算方法对导线悬挂点处风荷载的影响。研究发现:当稳态风风速为30m/s,且集中作用在导线悬挂点两端附近时,导线悬挂点处的风荷载与设计规范的风荷载差异率达到38.69%,该结果可以部分说明即使导线高度处的实际风速没有超过其设计风速,线路仍有可能会发生风偏跳闸。     

输电线路大风停运概率计算方法

如何进行大风故障预警及停运概率的准确计算,对于提高电力系统预防风偏闪络和断线停运的能力具有积极意义。基于绝缘子风偏计算模型和极端风速的g-h分布模型,提出了电网大风停运概率计算的新方法。该方法首先通过绝缘子风偏模型计算风偏角和最小空气间隙,并建立了小空气间隙和风偏故障概率的线性函数关系;进而提出基于g-h分布的大风灾害下电力线路的断线概率计算方法。安徽电网的实际数据的计算结果证明了方法的有效性。因此建立有效的风偏计算模型和大风分布模型对预防大风停运具有重要作用。     

500 kV输电线路悬垂绝缘子串风偏闪络的研究

近年来,500 kV输电线路风偏闪络事故频繁发生,其频率已超过电力系统安全运行可接受的限度。按照标准设计的输电线路在实际运行中应该是安全的,但自从500 kV 输电线路第2代杆塔投入使用以来,风偏闪络事故的发生率逐年上升,这在理论上分析是不合理的。文章从500kV输电线路悬垂绝缘子串的风偏角计算模型入手,对风偏角计算 所采用的静态受力平衡算法存在的问题进行了详细分析,给出了一种最大风偏角的修正方法;在确定杆塔与导线之间最小空气间隙时,传统做法是通过复杂的几何作图来估算,文中通过在杆塔计算模型中引入笛卡儿二维坐标系使计算更为简洁方便,且提高了准确度;最后对目前风偏现象研究中存在的几个主要问题进行了详细分析。     

基于场路耦合低值绝缘子串温度分布研究

低值绝缘子对电网系统正常运行潜在一定的隐患。为此提出了一种新的计算低值绝缘子串温度分布的计算方法,该方法利用Maxwell电容矩阵计算绝缘子杂散电容,结合绝缘子串等效电路模型计算低值绝缘子串温度场分布。相比传统有限元仿真,该方法考虑更加全面,更加简便。通过该方法对某110 kV电压等级的低值绝缘子串进行了仿真计算,该方法与有限元、实测一致,且比传统电路法更加精确。利用此方法计算了110 kV线路中低值绝缘子在不同阻值、不同位置、风速和测量误差对含低值绝缘子串温度分布检测的影响,研究表明:低值绝缘子阻值、所处的位置以及风速和测量误差对低值绝缘子串温度分布影响很大,容易造成误检。