覆冰脱落对输电塔线体系的动力冲击作用研究

当架空输电线路发生输电线覆冰脱落时,将会对导线、地线、绝缘子、杆塔构件以及整个输电塔产生动力冲击作用。采用有限元数值模拟方法,建立四塔五线的塔线体系模型,模拟覆冰和脱冰现象,获得输电塔线体系的脱冰响应。计算结果表明:覆冰脱落使得邻近的导线产生低频舞动,绝缘子发生大幅摆动,输电塔部分杆件出现较大的峰值应力。同时使输电塔基底剪力、基底弯矩等大幅增加,并且越靠近脱冰档的杆塔,受到的冲击作用越大。     

三维瞬态风场下覆冰导线舞动响应研究

为研究三维瞬态风场下输电线路舞动响应特性,以覆冰四分裂导线为例,根据三维随机流场生成方法和脉动风速功率谱,逐点模拟覆冰分裂导线周边的脉动风速场,并运用考虑子导线扭转效应的分裂导线舞动非线性有限元法对新月形和D形覆冰输电线路在均匀流场、一维脉动风速场和三维瞬态风场下进行舞动分析,比较了三类流场下导线舞动响应的异同之处,在此基础上讨论风场湍流成分对舞动的影响机制。研究结果表明:三维瞬态风场的脉动特性使得导线在一个振动周期内吸收的能量不再保持恒定,造成舞动响应始终伴随有一定程度的随机振动,舞动幅值无法最终达到稳定状态;同时,风场瞬态效应能提高覆冰导线舞动最大振幅,特别是D形覆冰下能使其提高一倍以上。三维瞬态风场的脉动特性在输电线路设计过程中应引起足够的关注。     

随机风场中覆冰四分裂导线舞动数值模拟

摘 要: 采用数值方法研究覆冰四分裂输电导线在随机风场中的舞动问题。考虑风速随高度的变化和空间相关性,数值模拟得到随机风场,并利用典型覆冰四分裂导线空气动力系数随攻角的变化,确定作用于覆冰导线上的空气动力载荷,模拟研究不同档距覆冰四分裂导线的舞动。结果表明,随机风场中小档距导线的舞动模式与稳定风情况一致,而大档距时则不同,可能出现更高阶的舞动模式。因此,在研究大档距覆冰导线舞动时,考虑风场随机性是必要的。     

覆冰输电线路舞动气动阻尼识别

利用覆冰导线刚性节段模型外加弹簧及配重模拟覆冰输电线路竖向及扭转运动动力特性,制作了D形覆冰单导线、新月形覆冰单导线和分裂导线竖向-扭转二自由度气弹模型,通过调整模型竖向/扭转自振频率比及风速、风攻角,于风洞中激发了D形覆冰单导线气弹模型的纯竖向和竖扭耦合失稳舞动,以及新月形覆冰分裂导线气弹模型的竖扭耦合舞动,并记录了其响应时程,通过Hilbert变换进行了竖向舞动和扭转气动阻尼的识别,研究了风速、风攻角、竖扭频率比、覆冰断面、导线数量及布置形式对气动阻尼的影响。对D形覆冰导线纯竖向舞动时根据响应识别所得气动阻尼比与根据Den-Hartog机理计算所得理论气动阻尼比进行了比较。试验结果表明：舞动时气动阻尼比为负值,在试验风速范围内其绝对值随风速增长而增大;D形覆冰导线纯竖向舞动时识别所得气动阻尼比绝对值略小于理论气动阻尼比;导线分裂数量对气动阻尼具有影响;扭转响应对竖向舞动气动阻尼的影响则较为复杂。     

输电线覆冰舞动的简化分析方法

覆冰导线舞动对大跨越输电线路造成严重危害,目前对输电线舞动的研究多采用复杂的数值模拟方法.该文利用数值风洞技术对覆冰导线的气动特性进行了数值模拟,采用有限元程序ANSYS建立弹簧-输电线模型进行静力分析,在LSDYNA中采用非线性粘性阻尼器单元来模拟覆冰导线的气动特性,进行显式有限元计算,提出了输电线舞动研究的简化分析...     

基于PSO-SVM算法的输电线路覆冰舞动预测模型EI北大核心CSCD

输电线路舞动往往会导致金具磨损、闪络、断线等电力事故,对电力系统的安全具有很大的负面影响。利用ANSYS软件模拟不同档距、风速等状态下覆冰四分裂导线在平均风与脉动风作用下的动态响应,进而根据模拟获得的数据集和PSO-SVM(particle swarm optimization-support vector machines)算法构建了四分裂导线覆冰舞动预警模型,将档距、风速、初始风攻角作为模型的输入,覆冰导线是否舞动作为输出。同时,为验证该预测模型的实用性及有效性,将PSO-SVM模型与其他智能算法如BP(back propagation)、支持向量机(support vector machine, SVM)、遗传算法优化支持向量机(genetic algorithm-optimization support vector, GA-SVM)模型的预测结果进行比较,结果表明PSO-SVM模型的预测结果精度更高,对输电线路覆冰舞动预警具有一定的参考意义。     

输电塔-线体系舞动仿真及控制研究

舞动是输电线高频低幅的自激振动,本文基于ANSYS建立了输电塔-导地线-绝缘串的塔线耦合体系非线性有限元模型,提出了采用重启动技术进行覆冰导线的水平、竖向、扭转三方向舞动分析,并通过经典算例验证了此新方法的可行性;进行了不同风速工况下输电塔-线耦合体系的舞动仿真,得到了体系舞动振幅和输电塔动力响应。同时针对典型工况,进行了相间间隔棒及多点压重防舞措施的舞动控制分析,并对不同布置方案的舞动控制效果进行了比较,确定了有效舞动控制方案。     

输电塔线体系中覆冰导线舞动数值模拟研究

利用ABAQUS有限元分析软件,建立输电线塔线耦合体系非线性有限元模型,对覆冰四分裂导线舞动进行数值模拟,获得塔线体系中各相导线舞动轨迹、振动幅值、频率特性等。经分析比较发现,杆塔变形对导线舞动轨迹与幅值影响明显,而对舞动响应频率特性影响较小。导线舞动过程中导线与杆塔应力响应表明,其最大应力均小于材料强度极限,因此导线舞动造成的导线断裂及杆塔破坏应以疲劳破坏为主。     

110 kV输电线路覆冰的探讨

输电线路覆冰给电网安全稳定运行带来极大威胁，分析输电线路覆冰发生的物理机理及线路覆冰事故发生的原因，积极探索防冰、防线路舞动措施，融冰的技术，防止和避免覆冰倒塔、线路舞动等事故的发生具有重要意义。     

覆冰输电线结构及载荷对舞动的影响

为深入研究导线结构形式对输电线路系统动力学特性影响,以及导线结构形式及气动扭转载荷对覆冰输电线路舞动规律及幅值的影响,采用ANSYS参数化设计语言编写了计算导线舞动的非线性有限元分析程序,计算得出了系统气动载荷作用下的时间历程曲线。发现：在相同的气象条件下,分裂导线的振幅明显大于单根导线,且分裂数越高,导线越容易在短时间内形成稳态的舞动,应尽量采用单根导线或减少导线分裂数;扭转气动力载荷对面内外舞动的规律及幅值影响不大,对扭转角的幅值有较大影响,因此可忽略扭转气动载荷对断线和倒塔的作用。     

高压输电线路覆冰研究

高压输电线路覆冰是一种很严重的自然灾害,可能引起输电线路导线脱冰跳跃舞动、短路跳闸、断股断线、倒塔停运等设备运行隐患或事故事件,这些隐患和事故的发生会在很大程度上给电力系统的安全运行造成影响。鉴于此,本文主要对当前高压输电线路覆冰的形成原因、影响因素和危害等进行简要分析,并在此基础上探讨如何有效解决线路覆冰问题,以此来进一步确保电力系统运行的安全性和稳定性。     

大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力学模型

为了从理论上揭示大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力响应,针对大跨越高压输电导线分裂布置型式的线路覆冰情况,采用等效单根导线代替分裂导线,利用能量方法,建立了覆冰断线的冲击动力学模型。以某大跨越高压输电线路的一个典型耐张段为例,应用该模型计算了导（地）线覆冰断线和未覆冰断线工况下对铁塔造成的冲击响应,取得了满意的效果。研究表明：覆冰断线造成的冲击动力响应远大于未覆冰断线情况,覆冰断线冲击响应不容忽视。该模型可为大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力响应试验分析与数值计算提供理论依据     

考虑导线偏心覆冰对四分裂导线舞动的影响

采用风洞试验获得典型新月形覆冰四分裂导线的升力、阻力和扭矩系数随风攻角的变化规律。基于ABAQUS有限元软件提出一种考虑偏心覆冰作用的导线数值模拟方法,并利用算例验证了该方法的正确性。在此基础上,利用ABAQUS用户自定义子程序UEL编写气动载荷单元,实现考虑偏心覆冰作用的导线舞动数值模拟方法。采用该方法与传统数值模拟方法对典型新月形覆冰四分裂导线的舞动特征进行对比分析。结果表明,该方法能准确反映覆冰导线运动过程的扭转特性。考虑偏心覆冰作用后,覆冰四分裂导线的位移和扭转角幅值明显增大,振动形态更为复杂。因此,在研究覆冰导线舞动时,有必要考虑偏心覆冰作用的影响。     

覆冰输电导线舞动及防舞效果分析

根据拉格朗日运动方程推导了两端固定的安装了压重或失谐摆这两种防舞器的覆冰输电导线舞动的非线性微分方程组;提出了临界风速的计算方法;采用龙格—库塔方法在时域中直接求解舞动非线性微分方程组得到舞动振幅的时间历程。以某试验导线作为算例,研究结果表明:当输电导线的扭转频率与横风向频率接近时扭转舞动可以激发横风向舞动;当风速位于某一范围之内时导线舞动的振幅比较大;导线舞动振幅随导线垂度显著变化,并存在一个最不利垂度或最不利张力使导线舞动振幅达到最大;压重防舞可以减小但不能消除导线的舞动,而失谐摆防舞器可以完全消除导线的舞动。     

覆冰四分裂导线舞动数值模拟及参数分析

由于导线尾流相互干扰作用,覆冰分裂导线各子导线的空气动力特性存在差异。通过风洞试验获得典型新月形覆冰四分裂导线各子导线的空气动力系数随攻角变化曲线,为覆冰导线舞动数值模拟提供参数。利用ABAQU S有限元软件,通过梁单元自由度释放得到模拟覆冰导线的索单元,用用户自定义单元实现空气动力载荷的施加。对典型线路段舞动的数值模拟结果表明,考虑由于覆冰导线尾流效应引起的各子导线空气动力特性的不同后,导线舞动幅值明显增大。对覆冰四分裂导线的舞动进行参数研究,获得风速、覆冰厚度和线路档距等参数对导线舞动的影响规律,为覆冰四分裂导线舞动防止技术的研究奠定理论基础。     

输电线路覆冰的自适应网络模糊推理预报模型

输电线路覆冰会引起舞动、闪络、跳闸甚至断线倒塔等事故。根据客观条件对可能出现的覆冰进行预测具有重要意义。本文采用自适应网络模糊推理模型对线路覆冰进行拟合和预报,克服了模糊推理模型中隶属度函数参数设置较为主观的问题。利用matlab7.0模糊逻辑工具箱对某500k V输电线路部分覆冰观测数据进行建模,分别建立线性输出模型和常数输出模型,在小样本条件下,常数模型预测精度较好。预测结果表明,自适应网络模糊推理模型对覆冰进行预报较为可行和适用。     

覆冰导线气动特性及驰振风洞试验

利用风洞试验测量新月形和扇形覆冰导线在不同风速下的气动力特性,得到其阻力系数、升力系数和扭矩系数随风攻角的变化规律,结果表明在测试的风速范围内气动系数受风速的影响很小。在风洞中实现了覆冰导线节段模型的驰振模拟,得到不同风速下导线节段模型的驰振响应。进而用舞动数值模拟方法模拟驰振试验,得到与风洞试验一致的结果,验证了舞动数值模拟方法的正确性。试验结果为覆冰导线舞动研究提供了重要的参考数据。     

大档距特高压覆冰输电线路起舞风速 TTMD控制优化研究

针对大档距特高压输电线路舞动难以防治的问题,设计了一种电涡流扭转向调谐质量阻尼器（TTMD）,并论证了相比于竖向阻尼器具有更强的适用性。从整档线路力学模型出发,推导了整档线路覆冰导线?TTMD 系统的舞动偏微分方程,选取全局形函数离散得到常微分方程,采用李雅普诺夫稳定定理计算起舞风速。建立基于遗传算法的 TTMD 防舞优化设计方法,考虑到真实环境中导线覆冰偏角存在较大的不确定性,以大范围多覆冰偏角下导线最小起舞风速为优化目标,对 TTMD 的频率比、阻尼比、质量比、安装位置、导线张力、覆冰质量等参数进行优化设计。以某 500 m 大档距特高压输电线路覆冰八分裂导线为例进行优化设计,计算结果表明：当质量比高于 0.005时,TTMD 即可有效地提高最小起舞风速;TTMD 的推荐安装位置范围为导线左侧 1/4 跨?右侧 1/4 跨;TTMD 控制效果具有良好的鲁棒性;设计 TTMD 时,应当采用较高的导线张力、较低的覆冰质量设定,以得到偏于安全的TTMD 参数设计值。     

高压输电线路覆冰倒塔非线性屈曲分析

本文以湖南地区挂靖线220KV输电线路覆冰倒塔为例,按原工程资料建立精细化输电塔-线体系有限元模型。依据三峡地区覆冰资料建立覆冰增长曲线,考虑水平垂直档距、高差、不均匀覆冰和风荷载影响,对覆冰和风荷载作用下输电塔-线体系进行非线性屈曲分析,计算出覆冰荷载以及风荷载与覆冰共同作用下输电塔结构的极限承载能力,分析了倒塔的主要原因。研究表明,过载和不均匀覆冰引起的不平衡张力以及风荷载是倒塔的主要原因,重冰区覆冰架空输电线路技术设计规程的荷载水平需要进一步提高。     

大跨越输电塔-线体系覆冰断线模型试验研究

为了准确有效研究大跨越输电塔-线体系中杆塔结构在覆冰断线工况下的动力响应,以晋东南-南阳-荆门1000kV特高压输变电工程中的黄河大跨越段为原型,进行了模拟覆冰条件下五塔四线塔-线体系模型的断线冲击响应试验。试验测得了输电塔薄弱位置杆件的应变时程曲线,研究了塔-线体系在不同断线工况下杆塔的动力响应。通过分析得出了输电杆塔的最不利断线工况,找出了输电塔在断线冲击作用下的最不利位置,为输电塔结构抗冰灾设计提供了有价值的参考。通过进一步研究发现,当断线位置在导、地线悬挂点附近时,输电塔的测点应变突变值与覆冰厚度成近似的一元二次函数关系。