Wet snow accretion on overhead lines with French report of experience

This article deals with the accretion mechanisms of wet snow observed both on a stranded conductor sample in wind tunnel conditions and on real power lines in natural weather conditions. It summarizes the theory and practical observations. Report of experience from France are given in order to demonstrate the efficiency of this passive preventive method based on the increase of torsional stiffness of conductors and to introduce wet snow risk map and countermeasures in France.     

Analysis of critical field procedures for power HV overhead transmission line splices installed after restructuring of Brazilian electrical sector

The electricity transmission system lines in the Brazilian re-structured market is the subject on this work. Also are studied transmission lines field procedures considering economy and reliability of ACSR (Aluminum Core Steel Reinforced) cables and compression splices. The work describes compression splices field surveys with suppliers and users concessionaires and also suggest some procedures and inspections routines to improve system reliability.     

导线覆冰脱落的数值模拟和参数分析

导线覆冰脱落产生的纵向不平衡张力会严重威胁到输电线路的安全。在塔线体系模型基础上利用冰单元的生死模拟导线覆脱冰,通过与以往的模型试验比较验证该模拟方法的适用性,进行建模参数的敏感性分析以确定合适的计算模型,最后进行导线脱冰的参数分析。计算结果表明,脱冰前输电塔的基底剪力和基底弯矩为零,脱冰后两者大幅增加,且越靠近脱冰档数据越大。当档距越大、覆冰越多、脱冰位置越靠中间和脱冰比例越大时,脱冰响应越显著;当导线的初始张力越大时,脱冰响应越小。     

基于增量谐波平衡法的覆冰输电线舞动分析

覆冰输电线的舞动是一种非线性振动。应用增量谐波平衡法推导了覆冰输电线的有限元分析模型及运动平衡方程,并对舞动方程进行了求解。该方程具有非线性平方及立方刚度项、平方及立方粘滞阻尼项。把振动过程分解成为瞬态的持续增量振动过程,迭代求出舞动频率及振幅,求得方程解的表达式。结合实例分析了输电线舞动的极限环现象和谐波项数的取值问题,与时程积分方法分析结果比较表明吻合较好。对风速增量进行了参数分析推导,算例表明不同风速下覆冰输电线舞动频率与振幅是不同的,在某个临界风速处会发生舞动分岔。     

可全程越障架空输电线巡线机器人设计

针对现有巡线机器人无法完全跨越所有地线障碍物的现状,提出一种新的巡线机器人越障方案.巡线机器人由单臂机构提供行走驱动力,双臂机构完成越障任务.该方案具有跨越所有障碍,且越障时动作简单,所需驱动力少的特点.通过理论分析及软件仿真的方法对巡线机器人越障关键环节进行分析,得到机器人越障过程的运动特性.在此基础上,制作出试验样机,并在模拟线路上进行越障实验,结果表明:该设计方案能完成预定的越障功能.证明了这种新的越障方案的有效性及可行性.     

Failure analysis on collapsed towers of overhead electrical lines in the region Münsterland (Germany) 2005

End of November 2005 strong south-west wind and heavy snowfall were predominant in the region Münsterland, north-western part of Germany. This led to accretion of a considerable quantity of wet snow to overhead electrical lines in form of snow rolls on the conductors. Eighty-two transmission towers failed catastrophically, most of them by buckling, however some by brittle fracture. As a consequence nearly 250,000 people have been cut off from electrical power supply for several days with major media attention.This paper describes the forensic analysis in order to investigate the failure cause. Therefore extensive materials investigations, mechanical testing of original components and specimens thereof, estimations for the real wind and snow loads and their combinations, structural analyses as well as detailed evaluations on the basis of previous investigations, literature and regulations were conducted. It was revealed that some of the examined components were manufactured from Thomas steel which was partially in embrittled condition. The investigated towers fulfilled the design codes valid at the time of erection. However the present line loads of the wet snow rolls on the conductors exceeded by far the ones given in the design codes valid at that time.The load case leading to failure was reconstructed by the derived positions of loads mainly caused by unequal and asymmetric distribution of snow rolls on left and right electrical system. The loads and corresponding stresses acting on the structure before failure were estimated. By comparison with the fracture forces from mechanical testing of original members of the collapsed tower the component that primarily failed was localised. The primary fracture occurred on a diagonal member under tension made of Thomas steel which was weakened by embrittlement. The failure cause was a combination of heavy weather conditions (storm, approx. 0 °C and wet snowfall leading to heavy snow rolls on conductors), asymmetric loading conditions and the usage of Thomas steel which was partially embrittled. Finally, recommendations for avoiding future failures are given.     

基于图像传输的巡线机器人远程控制

基于无线局域网络的图像传输,从提高图像传输的实时性和连贯性着手,完成了巡线机器人远程控制方案的设计和实验。图像传输采用并行的处理方式,大大提高了传输的速度;分析了影响图像传输质量的因素,提出了增强图像传输品质和连贯性的方法,实现了在监控端根据图像方便地对机器人实施控制的设计,并通过实验验证了图像传输的实时性和远程控制方案的有效性。     

基于动张力均方根反应谱的大跨越输电线路设计风荷载

作为一种典型的风致敏感结构,大跨越输电线路在强风作用下产生的随机振动张力,往往是线路结构设计中的控制荷载。本文基于导线的连续悬索动力方程和变形几何条件,建立了风振动态张力的广义自由度计算理论模型。依据随机振动理论,获得了动张力响应的功率谱。引入常用的工程设计参数为变量,推导了动张力的均方根反应谱表达式。将其整理和简化,给出了实用设计风荷载的计算公式。以某大跨越输电线路为背景,比较了公式与我国规范、国际电气协会规范取值。结果表明建议公式考虑因素全面,力学意义清晰,结果更为安全合理,可作为规范修订的参考。     

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     

环境激励下输电塔动力特性参数识别

输电塔的动力参数是进行抗风设计的重要依据,其中阻尼比的取值对输电塔风振系数的计算影响显著.以一基110 kV输电塔为背景,分别采用环境随机激振和牵引绳激振对输电塔施加激振作用,采用修正平均周期图法消除环境噪声对真实信号的干扰,在考察峰值频率相干度在95％以上的基础上,采用半功率带宽法识别输电塔的频率和阻尼比等动力参数....     

自立式双回路铁塔送电线路导线断裂后的结构动响应分析

为了研究机械性故障对自立式双回路铁塔输电线路结构的受力影响,建立了500kV架空输电线路耐张段的耦合体系模型,采用瞬态动力分析方法计算了高压交流输电线路耐张段一基塔在发生上横档一组导线突然断裂破坏后,邻近破坏处的导线、绝缘子、塔构件的瞬态动响应变化规律。分析结果表明,上横担一组导线断裂失效对邻近端导线张力峰值没有明显影响,对邻近端的绝缘子及铁塔横担构件的受力有较大的影响。研究成果可为输电线路结构设计提供理论依据。     

突然断线对输电塔线体系的冲击作用研究

突然断线使处于绷紧状态的输电线张力迅速释放,塔线体系将受到动力冲击作用,但设计规范仅按静态荷载来考虑断线荷载。以某输电线路为例,采用有限元方法建立塔线体系模型,进行断一根至六根子导线工况的模拟,并考虑跌落导线与地面的碰撞。分析发现,断子导线的根数越多,或者越接近断线点,直线塔绝缘子的摆动幅度越大,峰值轴力也越大。导线断线将产生两个极大的冲击作用,一个是导线断裂产生的冲击,另一个是跌落导线与地面碰撞产生的冲击。     

某高轨星载数传天线的振动分析

为了确保天线系统在发射阶段和入轨工作阶段的安全，对研制的某月球轨道小型星载数传天线进行了振动分析。通过有限元建模仿真方法对该高轨星载天线在发射阶段和入轨工作阶段的振动性能进行了分析和计算，并以此为根据对天线系统结构进行优化设计。进而，通过振动试验对天线系统进行了真实振动环境条件下的测试，结果表明天线系统结构安全。振动试验后对天线电气性能进行了复测，测试结果表明其电气性能稳定，由此验证了天线系统的可靠性和有限元分析的可信性。目前，该数传天线已随星发射并入轨运行，其各项性能指标稳定，工作状态良好。研究结果对提高相关星载天线的振动安全性具有一定的参考作用。     

基于响应面的大型输电塔结构有限元模型动力修正

针对基于灵敏度分析的有限元模型动力修正方法计算效率较低、迭代收敛慢的不足,将响应面法引入500 kV大跨越输电塔基准模型修正.选择塔脚弹性支承刚度为修正参数,依次进行单因素试验、样本值计算、响应面建立与分析、参数优化.修正后,有限元模型非常准确地复现了单塔横、纵两个方向的-阶弯曲动态特性,修正效果与基于灵敏度分析的模型修正方法接近,证明响应面法在有限元模型动力修正领域的应用价值.还探讨了塔架结构修正参数的选取问题,为相关研究提供参考.     

毛细管放电软X光激光装置固有预脉冲的消除

本文对毛细管放电产生类氖氩46.9nm激光进行了实验研究。实验中发现毛细管放电装置中布鲁姆林(Blumlein)传输线所产生的固有预脉冲对软X光激光的产生及稳定输出都有十分不利的影响。为了消除这种影响,提出了用外加隔离开关和隔离电容的方法消除固有预脉冲。经过实验验证,确定了隔离开关和隔离电容的最佳位置。结果该方法能够有效隔离固有预脉冲,使整个放电装置达到稳定运行。在此基础上,得到并改善了毛细管放电类氖氩46.9nm激光输出。     

基于新型对偶复合左右手传输线的高性能带阻滤波器设计

 利用交指螺旋线结构和枝节贴片设计了一种新型对偶复合左右手传输线结构.采用电磁全波仿真软件和Bloch-Floquet 理论对其进行研究,计算并提取了其色散曲线,研究结果表明该对偶复合左右手传输线结构具有良好的带阻特性,并且阻带内2个传输零点独立可控．在此基础上采用2个单元结构级联的方式设计了一款具有小型化特性的性能优越的带阻滤波器,进行实物加工并使用适量网络分析仪测试,测量结果与仿真结果吻合较好,表明所设计的带阻滤波器中心频率为3.56 GHz,阻带带宽为39.3%,阻带矩形度为0.85,通带带宽为4.47~8.42 GHz,整体性能优越．此外所设计的带阻滤波器整体尺寸为0.237λ×0.145λ（λ为中心频率在自由空间波长）,小型化优势明显．     

Dynamic reliability analysis of gear transmission system based on sparse grid numerical integration and saddle-point approximation method

Gear systems are widely used in various mechanical transmission systems. This paper aims to develop an effective and practical method for dynamic reliability analysis of gear transmission system. The proposed method can comprehensively evaluate the dynamic reliability of gear transmission system by adopting the fourth-moment SPA method. First, a nonlinear dynamics model of a single-stage spur gear transmission system is established, which simultaneously takes into account the nonlinear backlash, time-varying meshing stiffness, and static transmission error. After that, a dynamic reliability model for the tooth surface contact fatigue failure of gear system is established with the uncertainty of the motion, structure, and material parameters using stress-strength interference (SSI) theory. To be specific, the sparse grid numerical integration (SGNI) method is applied to solve the statistical characteristic parameters of the dynamic reliability of the system. The probability distribution of the performance function is obtained with the fourth-moment SPA method. Test examples show that the results of the proposed method are consistent with the results obtained by the Monte Carlo simulation (MCS) and superior to the maximum entropy with fractional moments (ME-FM) method, which verifies the effectiveness of this approach. Finally, the dynamic reliability of the gear transmission system with respect to load times is evaluated.     

高频(5G)信号对新能源汽车控制器的辐射研究

随着5G等高频信号快速推广和应用,信号上升边沿极速变陡,对汽车控制器的信号完整性造成极大的威胁.针对5G等高频信号对汽车控制器传输线辐射问题,该文对传输线算法模型进行分析,提出一种边界有限元算法模型,该模型能够对汽车控制器的传输线进行边界界定以此进行理论算法曲线分析;针对汽车控制器传输线互连结构造成的辐射问题,提出一种...     

基于特征系统实现算法的输电塔气动阻尼风洞试验研究

为研究输电塔结构环境激励下的气动性能,采用特征系统实现算法(ERA)对风洞试验结果进行模态参数识别,提出表征各阶模态脉冲响应振幅的模态参与因子(MPF)作为识别系统模态的参数,利用各阶模态参与因子和相应的特征值推导了模态能量贡献(MEC)的估算公式,利用模态参与因子和模态能量贡献自动提取系统模态以减小识别中的主观影响。比较了试验结果与准定常理论的异同,讨论了气动阻尼与平均风速和风向的关系。结果表明输电塔结构气动阻尼多为正阻尼,顺风向随风速的增大而增大,横风向基本保持定值且未出现负阻尼,气动阻尼与平均风速分量之间存在非线性关系,因而在准定常理论基础上通过引入高阶项对试验结果进行了拟合。     

裂纹故障对行星齿轮传动系统动力学特性的影响

针对行星传动装置动态特性复杂、故障率高的问题,拟从动力学角度探索行星传动系统的故障机理。采用改进能量法,仿真分析正常与含裂纹齿轮时变啮合刚度,考虑时变啮合参数影响,运用集中参数法建立了行星齿轮传动系统动力学模型;求解得到了正常与含故障齿轮传动系统动态响应,并对比分析了裂纹故障对动力学特性的影响;通过台架实验,分析了裂纹故障对齿轮动态响应的影响,结合小波分析与EEMD方法对齿轮振动信号进行频谱分析,并对比分析了正常与故障齿轮的频域特性差异,揭示了行星齿轮传动系统的故障机理。研究表明:所建立的动力学模型精度较高,能够很好地描述含故障齿轮传动系统的动力学特性;由于裂纹故障引起传动系统振动的调制效应,导致在齿轮啮合频率附近出现明显边频带,故障齿轮箱的振动能量主要集中在高频段。