不同直径下导线覆冰增长特性

为研究导线覆冰湿增长与覆冰参数之间的关系,确定导线覆冰厚度的增长特性,在人工气候室内,对不同直径导线进行了覆冰试验研究。通过控制覆冰试验条件,得到大量不同直径导线覆冰厚度增长的试验数据,对试验数据进行对比分析,得到导线覆冰增长特性,并采用MATLAB覆冰预测仿真程序进行验证。分析了温度、风速、时间等因素对不同直径导线覆冰增长特性的影响。试验结果表明:不同直径导线覆冰厚度初始时刻增长较快,随着时间延长覆冰厚度呈现饱和趋势,且导线初始直径越小,增长量越大;在湿增长情况下,导线覆冰厚度与温度成反比;通过纵向对比试验数据和模型仿真发现,风速存在临界值使得导线达到最大覆冰增长速度,并且温度越低,临界风速值越大;存在导线覆冰最大直径。     

覆冰导线空气动力系数数值分析

采用ANSYS12中的FLUENT模块模拟覆冰导线周围的空气流场,计算不同分裂导线在全迎风攻角下的升力系数、阻力系数及扭矩系数。首先通过将湖北省中山口三分裂导线的数值计算结果与风洞实验数据进行对比,验证了计算模型的精确度,然后运用该计算模型对部分多分裂导线的气动力参数进行计算分析,得到覆冰厚度、覆冰形状以及来流风速对气动力系数的影响,同时计算分析了导线间距与直径比对尾流的影响,得到的空气动力参数可为导线舞动研究提供载荷支持。     

覆冰导线风致振动的数值模拟

基于导线舞动的空气动力特性,依据流体动力学原理对覆冰导线绕流模型的流场进行了分析,得出不同风速、攻角下的空气动力系数,并探讨了风速、攻角等对舞动的影响。以索单元模拟输电导线,建立覆冰导线舞动的力学模型,采用Ansys软件对覆冰导线舞动进行模态分析,根据谐波叠加法研究了覆冰导线的风振响应,得出覆冰导线模型的前6阶振型并绘制导线对应振型的位移图,可为覆冰导线的优化设计提供依据。     

典型覆冰导线碰撞系数仿真分析

覆冰碰撞系数是导线覆冰生长预测的关键参数。基于气液两相流标准湍流模型和欧拉—拉格朗日原理建立导线外部二维流场数学模型,计算水滴的运动轨迹,实现对圆形、椭圆形、翼形3种典型导线覆冰的碰撞系数仿真;并分别给出不同迎风攻角下椭圆形、翼形覆冰的碰撞系数。仿真结果表明:在相同气象条件下,圆形截面覆冰导线碰撞系数较长短轴比4:3的椭圆形高出4.79%~6.21%,较翼形高出4.04%~8.14%;相同导线覆冰形状在0°~30°迎风攻角范围内,攻角越大,碰撞系数越高。     

覆冰环境下输电导线外流场数值模拟与分析

利用基于有限体积法的流体数值模拟软件FLUENT研究了覆冰气候环境下输电线路导线的外流场,分析了导线周围气流场的速度场、温度场、压力场分布规律,并分析了覆冰过程所涉及的参数(风速、环境温度、导线温度、导线半径)对各场的影响。在实际情况中,导线迎风区域容易覆冰,背风区域不易覆冰,通过对外流场中速度场、温度场,压力场的分布规律和特征分析总结,揭示了导线不均匀覆冰的规律和机理。同时,对覆冰过程涉及参数的影响分析揭示了直径较小的导线容易覆冰的原因。     

基于数值模拟的导线覆冰类型临界条件分析

准确判断覆冰类型是覆冰量增长准确预测的基础。基于Fluent离散相模型计算了圆柱形导线外部气流流场分布和水滴运动轨迹,得出了不同环境下的水滴碰撞系数,根据覆冰雨、雾凇增长的定义,结合导线覆冰热平衡模型,提出了一种基于数值模拟推断出雨、雾凇类型对应的外界条件的方法。通过导线覆冰数值仿真与分析,得出了导线覆冰类型与碰撞特性和冻结特性的关系,分析了影响覆冰类型的环境参数,根据碰撞特性和冻结特性曲线以及环境参数可以初步判断覆冰形成类型。     

基于Fluent的覆冰导线气动特性分析

为了研究覆冰导线在风荷载作用下的气动特性,笔者采用计算流体力学软件Fluent模拟覆冰导线周围的空气流场,并计算了不同覆冰厚度的导线在不同迎风攻角下的升力系数、阻力系数及扭矩系数,得到了覆冰厚度、风速等因素对覆冰导线气动参数的影响规律。结果表明,覆冰厚度对阻力系数、升力系数和力矩系数均有较大影响,但影响规律不尽相同。风速对阻力系数有较大影响,对升力系数和力矩系数的影响并不明显。计算所得的气动参数可为覆冰导线舞动研究提供参考。     

基于模拟导线的输电线路覆冰探测系统*

设计了一种输电线路覆冰探测系统,该系统主要由模拟导线、光纤覆冰传感器、信号处理及采集系统组成。其中,模拟导线的直径与输电线路基本一致,安装在输电线路安全距离外,用于模拟输电线路上的覆冰情况;光纤覆冰传感器是反射及散射式光强调制型传感器,安装在模拟导线的不同位置,用于检测模拟导线上多点的覆冰情况。通过模拟导线上的覆冰情况可以预测输电线路的覆冰情况。试验表明,该探测系统具有量程大、灵敏度高、结构一体化、安装方便等优点,具有良好的应用前景。     

湍流度对覆冰导线气动力特性影响的试验研究

为研究风场湍流度对覆冰导线气动特性的影响,对D形和4种不同冰厚的新月形覆冰导线进行了风洞试验。分别在均匀流、5%和13%这3种均匀湍流场中,获得了0～180°攻角范围内单导线和6分裂导线的气动三分力系数,考察了2种不同形状覆冰时导线截面的气动力特性。同时,根据Den Hartog竖向和Nigol扭转舞动机理,讨论了覆冰导线的驰振不稳定攻角范围,为覆冰导线的舞动计算分析提供了有效参考。研究结果表明:湍流会降低新月形覆冰导线的气动稳定性,其中5%的湍流场对弛振稳定性的影响最为不利。然而对D形覆冰导线而言,湍流仅会略微改变气动力系数的幅值,不会影响其随攻角的变化规律;此外,湍流会提高D形覆冰导线的竖向弛振稳定性,而对扭转弛振稳定性几乎没有影响。     

扇形覆冰导线舞动特性数值模拟分析

以基于输电线路档间舞动为正弦半波的假设,考虑气动力与导线运动的速度耦合,利用DAlembert原理建立的扇形覆冰输电导线三自由度舞动方程,并依据工程实例中的相关参数,使用MATLAB软件对覆冰导线进行数值模拟分析,研究导线起舞的风速条件下,不同攻角对扇形覆冰导线舞动特性的影响。结果表明,利用水平、垂直及轴向3个方向上的舞动振幅判断输电导线舞动临界条件与实测结果比较接近,符合Nigol舞动机理。     

输电线路覆冰的模拟导线实时监测

输电线路覆冰的实时监测是近几年国内研究的热点课题。研制了一种采用模拟导线实时测量线路覆冰的测量装置,介绍了测量装置的原理结构、覆冰计算方法,以及现场的应用情况。该覆冰测量装置成本较低、安装简便,是一种简单实用、容易推广的输电线路覆冰监测装置。     

覆冰舞动对导线及绝缘子串力学特性的影响

基于舞动引起的导线长度变化,笔者计算了舞动引起的导线张力变化,分析了舞动幅值、半波数及线路档距等参数对张力变化量的影响,并在此基础上分析了舞动对悬垂绝缘子串偏摆的影响.结果表明:导线水平张力、悬挂点竖向张力分量变化量都随着舞动幅值增加、档距缩短、弧垂增加而增大;单个半波的舞动导致的导线张力变化范围最大,最易造成导线损伤...     

相间间隔棒对覆冰导线脱冰跳跃的抑制研究

针对覆冰导线脱冰跳跃引起的导线断股、疲劳断线、导线间闪络、短路等电气事故问题,阐述了塔线-相间间隔棒体系的有限元理论,建立了三相导线呈竖直排列的输电线路输电铁塔、线-相间间隔棒体系的有限元模型,分析了相间间隔棒对导线跳跃高度和导线挂点不平衡张力的抑制效果。研究结果表明,加装间隔棒可以有效抑制单相脱冰和两相同时脱冰,对导线的跳跃位移和导线挂点不平衡张力有很好的抑制作用。     

双通道旋流燃烧器空气动力学特性数值模拟及研究

对双通道旋流燃烧器出口空气动力特性进行了数值计算，并对影响其特性的一、二次风量、旋流叶片角度、中心扩锥角度和直流二次风喷口扩角等多种因素进行了分析，其结果与冷态模型试验基本吻合。推荐的运行参数及结构尺寸对该燃烧器的试验、结构改进和运行具有一定的参考价值。     

双分裂导线覆冰等效圆柱表征方法及试验验证

分裂子导线流场间的耦合影响是造成分裂导线和单导线覆冰特性差异的主要原因.根据导线覆冰增长理论,该文提出用等效圆柱来表征分裂导线覆冰程度的计算模型,并研究了等效圆柱直径与覆冰时间、覆冰环境参数(温度、风速、水滴中值直径)、双分裂导线结构(导线直径、分裂间距)之间关系.研究结果表明:双分裂导线等效圆柱直径受环境温度和覆冰时间的影响较小,但随风速、水滴中值直径的增大而逐渐增大,增长趋势逐渐饱和.等效圆柱直径随双分裂导线结构组合参数增大而减小,两者存在指数拟合关系.并在人工气候室内搭建平台,结果显示等效圆柱和双分裂导线覆冰量最大相对误差为2.5％,验证了该方法的有效性.     

覆冰绝缘子闪络动态特性数值模拟

依据冰闪电弧模型,以MATLAB为计算平台,揭示了直流电压下覆冰绝缘子放电电弧的动态特性.仿真结果表明:覆冰绝缘子的泄漏电流和电弧传播速度极性效应明显.在整个闪络过程90%时间内,局部电弧发展缓慢,最后闪络阶段发展速度剧增.仿真结果和人工覆冰绝缘子闪络实验数据基本吻合.     

四分裂新月形覆冰导线的气动绕流特性分析

对一种排列方式的四分裂新月形覆冰导线的气动特性进行了风洞实验测试和数值模拟计算,通过计算结果与实验结果的对比研究,确定了正确合理计算覆冰导线气动特性参数的方法。然后,对另一种工程实际中典型排列的四分裂新月形覆冰导线的气动特性进行了计算。最后,依据舞动机理对两种排列的四分裂覆冰导线的稳定性进行了讨论。结果表明:由于迎风前方导线对气流的屏蔽效应,使得尾流后方导线的气动特性受到影响,稳定性发生较大变化。其中排列方式、初始覆冰角度、覆冰厚度对屏蔽效果影响较大,而在工程中常用的间隔棒跨度的改变对屏蔽效果影响较小。     

导线带电雾凇覆冰过程的电晕放电特性研究

输电线路带电覆冰时,水滴会在接近导线表面过程中会引发局部电晕,而冰层会促使电晕放电更加明显,从而对电网的安全运行及其经济效益产生严重影响。目前国内外针对导线在涂污、淋雨等自然条件下的电晕放电特性进行了较为深入的研究,但针对覆冰过程中的电晕动态特性研究却尚未见报端。故文中在人工气候试验室对导线进行带电雾凇覆冰,利用Q-U法测得覆冰过程中的电晕放电量及放电功率的变化。试验结果表明:不同场强覆冰时的短时电晕放电量和放电功率不同,其大小随场强的增加而增加;覆冰时间的增加会使放电量及放电功率先增加后饱和,并稍有减少;强电场下的覆冰电晕放电维持电压会逐渐增加。文中所得结论可为揭示雾凇频发地区的输电线路电晕特性研究提供理论依据。