基于輸電線路動態(tài)荷載的導線等值冰厚計算模型研究.pdf

1、架空線路覆冰是影響電網(wǎng)安全運行的重要問題之一,導線覆冰將引發(fā)舞動、斷線、倒塔及絕緣子閃絡(luò)等重大事故,嚴重威脅著電網(wǎng)的安全可靠運行。如何有效預測輸電線路覆冰厚度及準確監(jiān)測導線覆冰增長,成為國內(nèi)外重要研究課題,對于電網(wǎng)覆冰后及時采取防冰、除冰措施,從而避免重大冰害事故的發(fā)生有重要意義。國內(nèi)外學者提出了眾多導線覆冰預測模型,然而由于覆冰影響因素復雜、模型參數(shù)測量不準確等原因,使得模型計算的精確性受到質(zhì)疑,在工程中沒有得到廣泛應(yīng)用。因此,建立準

2、確的導線覆冰厚度預測模型、對導線覆冰增長過程進行準確地監(jiān)測,不僅對電網(wǎng)防冰減災設(shè)計和建設(shè)有著重要的理論參考價值和學術(shù)意義,還能為相關(guān)部門及時采取合理的防冰、除冰措施提供參考依據(jù)。本文依托國家重點基礎(chǔ)研究計劃973項目和南方電網(wǎng)超高壓檢修試驗中心《輸電線路覆冰預警方案與計算模型研究》項目,通過理論分析、仿真模擬、現(xiàn)場觀測及實際運行線路驗證等方法,開展了以下研究工作：
　　⑴在雪峰山自然覆冰試驗站對導線自然覆冰進行長期現(xiàn)場觀測,分析了

3、導線自然覆冰增長及影響因素;基于傳統(tǒng)量器具測量法和人工描繪導線覆冰截面形狀換算法,提出了用于現(xiàn)場人工測量導線覆冰厚度的覆冰形狀校正方法,并通過大量現(xiàn)場試驗觀測,得到了雪峰山試驗站導線覆冰形狀校正系數(shù)。
　?、品治隽孙L荷載產(chǎn)生原理及其計算方法,研究了諧波合成法模擬脈動風的數(shù)值模擬方法;并研究了輸電線路風荷載經(jīng)驗計算公式及氣動力特性計算方法,基于導線荷載特性變化提出了等效計算風荷載的新方法,利用雪峰山試驗站采集的數(shù)據(jù)計算了導線風荷載,

4、通過與經(jīng)驗公式法計算結(jié)果的對比,驗證了該方法的合理性。
　?、腔诹黧w力學理論,建立了新月形和扇形截面覆冰導線空氣動力參數(shù)仿真模型并提出了數(shù)值模擬方法,通過數(shù)值仿真分析了覆冰導線周圍空氣流場,研究了兩種截面覆冰導線在不同迎風攻角、風速、覆冰厚度條件下的升力系數(shù)和阻力系數(shù),得到了風速、覆冰厚度和覆冰截面形狀對覆冰導線空氣動力參數(shù)的影響規(guī)律。
　?、柔槍ΜF(xiàn)有導線覆冰計算模型未考慮風荷載引起的導線荷載特性變化或考慮不當問題,運用力

5、學原理并結(jié)合導線覆冰增長特性,以絕緣子串懸掛點拉力、傾角為基本參量,綜合考慮冰風荷載影響因素,系統(tǒng)地建立了絕緣子串不同布置方式下(耐張串、I串及V串)輸電線路綜合荷載等值冰厚計算模型。
　?、筛鶕?jù)雪峰山自然覆冰試驗站長期大量的現(xiàn)場觀測和數(shù)據(jù)采集,對建立的綜合荷載等值冰厚計算模型進行了試驗驗證;同時應(yīng)用 C++開發(fā)相應(yīng)實現(xiàn)程序,將等值冰厚計算模型掛網(wǎng)于南方電網(wǎng)實際運行線路進行工程應(yīng)用,利用覆冰監(jiān)測終端的監(jiān)測數(shù)據(jù)和采集的現(xiàn)場覆冰數(shù)據(jù)對