輸電線路脫冰跳躍及馳振特征研究.pdf

1、輸電線路脫冰跳躍是指冰區(qū)輸電線路的覆冰在溫度等自然條件下脫落引起導線的上下振動，工程中稱為“冰跳”。冰跳過程中各相導線之間及導地線之間的間隙可能小于相應的絕緣間隙，從而導致閃絡、燒傷甚至燒斷導線等電氣事故。輸電線路的馳振包括分裂導線的尾流誘發(fā)馳振和覆冰導線的舞動，可能導致線路跳閘、碰線、導線與金具的破壞，甚至發(fā)生斷線和倒塔等嚴重事故。為了保證線路的安全運行，研究輸電線路脫冰跳躍和馳振特征具有重要的理論意義和工程實用價值。
　　本論

2、文提出了一種輸電線路最大脫冰跳躍高度的理論算法。通過建立五檔連續(xù)檔輸電線路簡化模型，分析導線脫冰前后的能量關系、運動過程中的應力弧垂關系、幾何和平衡方程，推導出五檔連續(xù)檔輸電線路在中間檔導線脫冰后最大冰跳高度的簡化理論算法，并在此基礎上推導出任意連續(xù)檔輸電線路任一檔脫冰后最大冰跳高度的理論算法。針對典型線路，將該方法與現(xiàn)有設計規(guī)程方法、理論簡化算法和數(shù)值模擬方法的結果進行比較，研究了不同參數(shù)條件下該理論方法的適用性，結果表明，本文理論算

3、法計算結果與數(shù)值模擬結果十分接近，比現(xiàn)有的設計規(guī)程方法和簡化理論方法具有更高的精度，比有限元數(shù)值模擬方法更快捷方便，適用于工程設計。
　　同時考慮氣動力及電磁力隨子導線間距的變化，研究了分裂導線尾流誘發(fā)馳振數(shù)值模擬方法，并模擬研究了雙分裂導線尾流誘發(fā)馳振特征。利用FLUENT流體動力學軟件模擬得到了不同風速下雙分裂導線背風側子導線氣動系數(shù)隨兩子導線相對位置的變化規(guī)律，結果表明，兩子導線的相對位置對背風側子導線氣動特性影響明顯。在此

4、基礎上，編寫了同時考慮氣動力及電磁力隨子導線間距變化的ABAQUS用戶單元子程序，對典型線路的尾流誘發(fā)馳振模擬研究表明，考慮電磁力作用，雙分裂導線更易發(fā)生尾流誘發(fā)馳振；隨著電流強度的增大，馳振運動過程中兩子導線的最小間距逐漸減小。進一步模擬研究了雙分裂導線在不同參數(shù)條件下的尾流誘發(fā)馳振特征，結果表明：尾流誘發(fā)馳振運動過程中，兩子導線的運動軌跡接近水平橢圓，發(fā)生了次檔距振動，且兩子導線運動的相位差接近180°，與實際觀測結果一致；間隔棒等

5、間距排布比非等間距排布時更容易發(fā)生尾流誘發(fā)馳振；檔距越大，越容易發(fā)生尾流誘發(fā)馳振，大檔距導線在特定風速下甚至可能發(fā)生碰線；尾流誘發(fā)馳振發(fā)生在一定的風速范圍內(nèi)，當風速超出該臨界范圍，導線不會發(fā)生尾流誘發(fā)馳振現(xiàn)象；風速較低時，雙分裂導線尾流誘發(fā)馳振以次檔距振動為主，隨著風速增大，主振動模式可能表現(xiàn)為整檔振動。
　　利用ABAQUS的網(wǎng)格梁截面定義，給出了一種考慮導線覆冰偏心作用的舞動數(shù)值模擬方法。該方法可以準確描述覆冰導線的截面形狀，

6、并可對導線和覆冰賦予不同的材料參數(shù)。利用該方法模擬了新月形覆冰四分裂和八分裂導線的舞動過程，與傳統(tǒng)的圓截面等效方法相比，考慮覆冰偏心作用后，覆冰四分裂導線的位移和扭轉角振幅明顯增大，運動軌跡及振動形態(tài)更為復雜；與覆冰四分裂導線相比，覆冰八分裂導線的扭轉剛度更大，覆冰偏心作用對其舞動特征影響較小。此外，該方法還可以給出舞動過程中導線和覆冰截面的應力分布，可進一步用于舞動過程中導線強度和覆冰破壞分析。
　　覆冰分裂導線的氣動特性隨風攻

7、角和子導線間距變化，為此，同時考慮氣動力、電磁力和覆冰偏心的作用，對覆冰雙分裂導線的舞動特征進行了深入研究。利用FLUENT流體動力學軟件模擬得到了覆冰雙分裂導線氣動系數(shù)隨風攻角及兩子導線間相對位置的變化規(guī)律，結果表明，相對位置和風攻角對兩子導線氣動系數(shù)影響明顯。進一步采用ABAQUS有限元軟件模擬研究了不同參數(shù)條件下覆冰雙分裂導線的舞動特征。結果表明：隨著電流強度的增大，覆冰雙分裂導線的振動幅值減小，電磁力對覆冰分裂導線的舞動具有一定