覆冰導(dǎo)線氣動及舞動特性研究.pdf

1、輸電線路的舞動是低頻高幅的自激振動,產(chǎn)生的巨大的能量對輸電線路的安全運行造成極大的隱患和危害,隨著輸電塔高度的增加及輸電線路檔距的增大,架空輸電線高柔的特點更突出,舞動引起的斷線及倒塔等嚴重電力事故頻發(fā),對舞動及其控制的研究對輸電線路的安全運行具有重要的意義。本文從氣動力風(fēng)洞試驗、數(shù)值模擬兩個方面對覆冰導(dǎo)線的舞動進行了研究,主要內(nèi)容如下:
　　覆冰引起的氣動不穩(wěn)是輸電線路舞動的直接誘因,對覆冰導(dǎo)線氣動特性的研究是解決舞動問題的基本

2、,本文首先針對輸電線路的經(jīng)典覆冰類型和風(fēng)場特性設(shè)計了覆冰導(dǎo)線氣動特性測力風(fēng)洞試驗,分別進行了均勻流和紊流風(fēng)場下的測力試驗,得到了新月形、扇形、冠形在不同覆冰厚度下的氣動特性,并研究了平均風(fēng)速大小,紊流效應(yīng)及二維流場效應(yīng)等因素對覆冰導(dǎo)線氣動特性的影響。
　　其次針對目前覆冰導(dǎo)線氣動力特性數(shù)據(jù)匱乏的特點,采用FLUENT軟件進行了新月形、扇形、冠形三種覆冰截面在五種覆冰厚度下的氣動特性仿真,基于風(fēng)洞試驗結(jié)果驗證了數(shù)據(jù)的可靠性。然后對氣

3、動力結(jié)果進行了曲線擬合,得出了各覆冰截面在不同覆冰厚度及初始凝冰角下的豎向升力系數(shù)公式,豐富了風(fēng)洞試驗的結(jié)果,建立了詳細的覆冰導(dǎo)線氣動力特性數(shù)據(jù)庫。
　　然后本文建立了輸電線的單自由度振子數(shù)學(xué)模型,基于準(zhǔn)定常理論采用多尺度方法推導(dǎo)了舞動振幅的解析解,并采用Runge-Kutta方法編制了求解舞動時程的數(shù)值仿真程序,與解析結(jié)果進行了對比。本文系統(tǒng)的研究了覆冰截面、覆冰厚度、初始凝冰角以及升力曲線階數(shù)等參數(shù)對舞動振幅的影響。針對舞動過

4、程中振幅大等特點,提出了一種利用舞動現(xiàn)象進行能量獲取的思路,并對不同覆冰形狀的截面的能量獲取率進行了分析?；趩巫杂啥群蛢勺杂啥日褡酉到y(tǒng),給出了舞動穩(wěn)定性的判別公式。
　　最后采用有限元程序ANSYS/LS-DYNA,建立非線性粘性阻尼器單元來模擬覆冰導(dǎo)線的氣動特性,同時在輸電塔上施加脈動風(fēng)時程,進行了輸電線舞動以及輸電塔隨機振動的顯式有限元計算。采用本文方法對500kV海門到汕頭榕江大跨越工程進行了風(fēng)振計算,提出了施加防屈曲耗能