輸電線路舞動(dòng)分析及防舞技術(shù)研究.pdf

1、覆冰輸電導(dǎo)線在一定風(fēng)速下常發(fā)生舞動(dòng)，它是一種低頻率、大振幅的自激振動(dòng)。舞動(dòng)的振幅通常很大，對(duì)輸電線路的安全運(yùn)行具有很大的威脅。隨著電力建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，對(duì)舞動(dòng)的深入研究是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。本文從舞動(dòng)響應(yīng)的模擬及防舞技術(shù)兩方面對(duì)舞動(dòng)進(jìn)行了研究，論文的主要研究?jī)?nèi)容和成果有：
　　 利用拉格朗日方程推導(dǎo)了裝有壓重或者失諧擺防舞器的覆冰導(dǎo)線統(tǒng)一的非線性運(yùn)動(dòng)微分方程組；利用Runge-Kutta方法求解該微分方程組，得到了導(dǎo)線舞動(dòng)響應(yīng)的

2、數(shù)值解；將導(dǎo)線所受氣動(dòng)力用泰勒公式展開(kāi)到第三階，用平均法求解簡(jiǎn)化后的微分方程組，得到舞動(dòng)響應(yīng)的簡(jiǎn)化解析解。根據(jù)微分方程穩(wěn)定性理論提出了舞動(dòng)臨界風(fēng)速的計(jì)算方法。推導(dǎo)了分裂導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算公式。得到的主要結(jié)論有：扭轉(zhuǎn)角小于90°時(shí)，分裂導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)剛度大致為常數(shù)，可用初始扭轉(zhuǎn)剛度作為分裂導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)剛度；單導(dǎo)線只有當(dāng)風(fēng)速位于某一范圍時(shí)才舞動(dòng)，而分裂導(dǎo)線只要風(fēng)速超過(guò)臨界風(fēng)速就必定會(huì)舞動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)風(fēng)速過(guò)大舞動(dòng)停止的現(xiàn)象；單導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線舞動(dòng)振幅與導(dǎo)

3、線跨中垂度的關(guān)系是相似的，兩者都存在一個(gè)最不利的跨中垂度使舞動(dòng)振幅最大；單導(dǎo)線舞動(dòng)振幅存在最不利的檔距，而分裂導(dǎo)線的振幅則隨著檔距的增大而增大。
　　 推導(dǎo)了考慮導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)自由度的三節(jié)點(diǎn)索單元的單元質(zhì)量矩陣以及剛度矩陣，編制了計(jì)算導(dǎo)線舞動(dòng)響應(yīng)的非線性有限元程序。建立了塔線耦聯(lián)的有限元模型，研究了輸電塔對(duì)舞動(dòng)的影響。用諧波疊加法模擬了考慮空間相關(guān)性的人工風(fēng)速時(shí)程，研究了風(fēng)速脈動(dòng)及空間相關(guān)性對(duì)舞動(dòng)的影響。得到的主要結(jié)論有：非線性有限元

4、方法模擬得到的橫風(fēng)向舞動(dòng)向上振幅比線彈性方法向上舞動(dòng)振幅略大，而向下舞動(dòng)的振幅卻略??；舞動(dòng)時(shí)導(dǎo)線的最大動(dòng)張力要大于導(dǎo)線的靜張力，單導(dǎo)線的最大動(dòng)張力隨著風(fēng)速增大先增大后減小，存在最大值；而分裂導(dǎo)線的最大動(dòng)張力則隨風(fēng)速增大而增大；輸電塔對(duì)舞動(dòng)振幅略有影響，其影響的幅度與風(fēng)速有關(guān)；考慮風(fēng)速脈動(dòng)后導(dǎo)線舞動(dòng)振幅略有增大。
　　 研究了新型液體阻尼器的設(shè)計(jì)及其防舞效果，研究了壓重防舞器及失諧擺在單導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線上的防舞效果。得到的主要結(jié)論有

5、：按照本文提出的方法設(shè)計(jì)的新型液體阻尼器的防舞效果較好，若設(shè)計(jì)參數(shù)不當(dāng)，新型液體阻尼器的防舞效果則不太理想；壓重防舞器在單導(dǎo)線上效果較好，在分裂導(dǎo)線上效果較差；失諧擺在單導(dǎo)線上非常有效，在分裂導(dǎo)線上效果甚微。
　　 利用風(fēng)洞試驗(yàn)實(shí)測(cè)了新月形覆冰導(dǎo)線及裝有不同直徑的擾流防舞器覆冰導(dǎo)線的氣動(dòng)力系數(shù)曲線，利用CFD技術(shù)數(shù)值模擬了擾流防舞器的氣動(dòng)力系數(shù)曲線，研究了擾流防舞器覆蓋率與舞動(dòng)振幅的關(guān)系，得到的主要結(jié)論有：各種直徑的擾流防舞器都