計(jì)及微振磨損及風(fēng)雨荷載的輸電線可靠性建模和評估.pdf

1、本文受國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(柔性發(fā)輸電系統(tǒng)概率風(fēng)險(xiǎn)評估和優(yōu)化配置模型研究50977094)、重慶市自然科學(xué)基金(計(jì)及柔性發(fā)輸電設(shè)備的電網(wǎng)可靠性評估模型研究,CSTC,2011BB6047)資助。
　　對于暴露在大氣環(huán)境中的輸電線,由風(fēng)致振動引起的輸電線各股線間的微振磨損是導(dǎo)致輸電線結(jié)構(gòu)強(qiáng)度退化的主要原因。長期的微振磨損會引發(fā)輸電線斷股、斷線事故,而強(qiáng)風(fēng)暴雨的沖擊加劇上述風(fēng)險(xiǎn)。近年來沿海地區(qū)臺風(fēng)登陸帶來的強(qiáng)風(fēng)暴雨造成大范圍的斷線倒塔

2、事故,產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此,有必要對經(jīng)受長期微振磨損的輸電線在惡劣風(fēng)雨條件下的可靠性模型及相應(yīng)的可靠性評估進(jìn)行研究。
　　輸電線在風(fēng)致振動下各股線間會發(fā)生微振磨損,長期的微振磨損會降低線路的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,影響輸電線的可靠性水平。本文基于輸電線微振磨損的理論模型,利用公式推導(dǎo)和有限元仿真模擬計(jì)算出影響磨損深度的三個(gè)因素:微振振幅、微振頻率、接觸應(yīng)力。擬合出了股線微振磨損深度隨時(shí)間變化的函數(shù),進(jìn)而得出輸電線結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)變函數(shù)。結(jié)合結(jié)構(gòu)可

3、靠性的相關(guān)理論,建立了考慮微振磨損的輸電線時(shí)間相依失效概率模型,該模型可以為指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃的可靠性評估提供更為精確地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。算例結(jié)果表明:線路的失效概率會隨著線路投運(yùn)年份的增加而增加。
　　對于暴露在高空的輸電線還易遭受各種氣象災(zāi)害的影響,如臺風(fēng)登陸帶來的大風(fēng)和強(qiáng)降雨對線路的沖擊頗為嚴(yán)重,常引發(fā)斷線、倒塔事故,本文根據(jù)輸電線的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定了風(fēng)荷載的求解模型,又根據(jù)雨滴模型和能量守恒定律推導(dǎo)出雨荷載的求解模型,并根據(jù)輸電線結(jié)構(gòu)可靠性

4、原理建立了強(qiáng)風(fēng)雨沖擊下輸電線失效概率模型,算例結(jié)果表明:強(qiáng)降雨不僅會引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害影響塔基的安全,對線路的結(jié)構(gòu)可靠性也有一定的沖擊。
　　微振磨損對線路結(jié)構(gòu)可靠性造成的影響是長期的累積,而強(qiáng)風(fēng)雨對線路結(jié)構(gòu)可靠性的影響則是短期的沖擊,本文輸電線在經(jīng)受長期微振磨損的基礎(chǔ)上考慮強(qiáng)風(fēng)雨的沖擊,建立時(shí)間相依的失效概率模型,并對強(qiáng)風(fēng)雨條件下的電網(wǎng)進(jìn)行了短期可靠性評估,算例結(jié)果表明:強(qiáng)風(fēng)雨的沖擊對電網(wǎng)可靠性影響巨大;僅考慮微振磨損對電網(wǎng)可靠性水平