多跨输电线路脱冰动力响应研究

提出了输电线路脱冰动力响应有限元分析方法,采用3自由度等参抛物线索单元模拟导线及覆冰,空间杆单元模拟绝缘子串,建立了多跨覆冰输电线路有限元模型.使用生死单元技术杀死覆冰单元来模拟脱冰瞬间,使动力分析时间范围包含由覆冰至脱冰的荷载突变过程,采用考虑几何非线性的隐式时间积分算法,利用自适应时间步技术克服收敛困难,对线路脱冰...     

1000kV交流同塔双回输电线路导线脱冰跳跃特性

导线脱冰会引起导线的剧烈运动,使导线跳跃上下摆动,将导致导地线间或导线档中空气间隙的减小,严重时引起闪络;特高压线路由于导线分裂根数较多,截面较大,其脱冰跳跃问题更为严重,特高压输电线路导线脱冰跳跃的考虑对于导线排列,杆塔选型,档距配置等都有重要意义。为此首先进行了单导线覆冰脱落模拟试验研究,研究了不同档距组合、不同脱冰方式下的导线脱冰跳跃规律。还通过计算机仿真的方法针对试验工况进行数值模拟,仿真计算与模拟试验的结果具有相同的规律性。建立了适用于1000 kV交流同塔双回输电线路导线脱冰跳跃分析的3自由度多档导线模型,分析了连续档数、档距组合、档距大小、导线机械参数因素对特高压同塔输电线路脱冰跳跃的影响。分析了15 mm覆冰情况下特高压线路导线脱冰跳跃水平。研究表明,在15 mm覆冰及以下时,特高压同塔双回输电线路相间导线不需要水平偏移,在导线发生脱冰跳跃时线路也能安全运行。     

重冰区覆冰导线脱冰跳跃荷载分析

通过建立重冰区特高压线路连续7档导线-绝缘子脱冰跳跃分析模型,考虑阻尼、脱冰模式和覆冰厚度等因素影响,计算脱冰工况下导线跳跃高度、张力、挂点不平衡张力及垂直荷载等动力响应,研究不同因素对悬垂型杆塔动力响应的影响规律,确定重冰区特高压线路悬垂型杆塔不平衡张力及垂直荷载取值。阻尼比5%、单档100%脱冰时,脱冰跳跃产生的不平衡张力百分数均小于重冰区设计规定值,垂直荷载动力放大系数在1.28～1.40之间。20 mm、30 mm冰区导线上拔力占最大使用张力百分数取10%,40 mm、50 mm冰区取5%。     

新一代特高压导线悬垂线夹

为向家坝-上海±800kV直流线路设计和试验了新一代特高压导线悬垂线夹--预绞式悬垂线夹。能耗和使用寿命是线路金具的2个关键指标。预绞式悬垂线夹具有节能特点,而且具有独特的结构,能够减小作用在导线上的静态应力(拉应力、压应力和弯曲应力)和动态应力,使得特高压线路的悬垂线夹与导线同寿命。按照全寿命周期来考量,预绞式悬垂线夹具有成本优势。     

输电塔线体系脱冰跳跃动力响应分析

针对输电塔线体系脱冰跳跃动力响应的问题,基于ANSYS软件建立了输电塔线体系模型,利用集中荷载的方法对覆冰进行模拟,分析了塔线体系下考虑覆冰厚度、脱冰率等不同工况下脱冰跳跃的动力响应,确定了覆冰厚度、脱冰率对导线竖向位移、最大水平张力及到达时间的影响。结果表明,随覆冰厚度增加导线竖向最大位移、最大水平张力增加,但增长率不同;脱冰率增加对导线竖向位移影响不大,但对最大水平张力有一定影响,且到达时间延长。     

输电线路脱冰动力响应数值仿真

针对输电线路的脱冰跳跃现象,采用有限元数值仿真方法研究输电线路脱冰动力响应,根据导线实际截面推导得出导线单元6自由度刚度矩阵,构建了包括输电塔、导地线、绝缘子、间隔棒等在内的精细有限元模型,分析了档数、脱冰率、档距、覆冰厚度、导线型号、风速、绝缘子串串型和材料及高差这9个参数对输电线路脱冰的影响,并通过大量数据拟合出可考虑多参数影响的导线脱冰跳跃高度简化公式。另外,考虑脱冰作用和横向风荷载的时间相关性,研究了多相导线间在脱冰和横向风共同作用下复杂的相互运动。     

间隔棒对塔线体系脱冰跳跃的抑制研究

输电线路电力事故主要由导线微风振动、导线舞动和覆冰导线脱冰跳跃3种情况引起。其中覆冰导线脱冰跳跃使得导线跳跃较大的幅度,导致相间间距不足引发电气事故,且较大的导线跳跃易引发机械事故,在三相导线呈竖直排列的线路中,脱冰跳跃引发的危害尤为严重。针对三相导线呈竖直排列的输电线路,建立输电铁塔一线一相间间隔棒体系的三档有限元模型．当覆冰导线脱冰跳跃时,在不同的脱冰相组合下,研究相间间隔棒对塔顶位移的抑制规律,并对几种相间间隔棒布置方案进行研究。得出在档距的2／9、1／2、7／9处加装相间间隔棒是最优布置方案。     

分裂导线-间隔棒体系的覆冰脱落研究

针对分裂导线–间隔棒体系的覆冰脱落问题,建立了该体系的有限元模型。分析了分裂导线与合成单导线的覆冰脱落的差异以及分裂导线和间隔棒数量不同时的单根子导线脱冰时的响应。结果表明,如果要将n分裂导线的覆冰脱落问题用合成单导线来等效,则合成单导线的直径和覆冰厚度均要扩大n倍;脱冰档内的响应最大值一般位于最靠近跨中的位置;通常用来抑制导线舞动的间隔棒布置方法和布置间距的建议,在抑制由脱冰引起的间隔棒扭转问题上也有较好效果。     

输电线路多分裂导线脱冰动力响应分析

为探究输电线路在脱冰工况下的动力响应状态并对现有的脱冰跳跃经验公式进行改进,运用有限元软件ABAQUS建立四分裂导线有限元模型;基于隐式动力学方法对输电线路脱冰动力响应进行有限元分析,并将分析结果与经验公式计算结果进行对比,对现有的经验公式进行评价和改进,探究部分子导线单独脱冰对输电线路脱冰动力响应的影响,以找出子导线脱冰的最不利工况。研究结果表明:当导线覆冰厚度较小时,导线悬挂点处的支反力随脱冰率单调增加;而当导线覆冰厚度较大时,支反力随脱冰率先增加后减小;在脱冰跳跃经验公式中引入脱冰率作为参数可以提高计算公式的准确性;当部分子导线单独脱冰时,下部子导线脱冰会增加分裂导线发生翻转的风险,从而增加导线磨损和断股的概率。     

多跨覆冰导线脱冰振动模型风洞试验研究

覆冰导线脱冰可能造成金具、导线和杆塔等构件受力破坏,也可能会引起导线闪络、烧断等电力事故。设计了1∶50的三跨覆冰导线的缩尺模型,采用熔断集中荷载的方法模拟导线脱冰,共七种工况研究三跨导线中脱冰量、脱冰跨位置、覆冰厚度和风速等参数不同时,导线的冰跳高度、导线张力和绝缘子轴力变化规律。结果表明:边跨脱冰将引起比中间跨脱冰更大的竖向振动,跳跃高度增大了近7%,导线张力也有明显增大;在风荷载作用时,导线脱冰振动会受气动阻尼影响,跳跃高度和振动周期都有所减小,导线张力和悬垂绝缘子的轴力随着风荷载增大而增大。