大跨越輸電線路微風振動分析.pdf

1、隨著我國特高壓輸電線路的大規(guī)模建設，輸電線的直徑、單位長度重量都有所增大，懸掛點高度也有所增加，使得輸電線路更容易產生微風振動。而特高壓輸電工程作為影響力十分大的生命線工程，若遭到破壞將導致巨大的經(jīng)濟損失和其他次生災害。本文對輸電線的微風振動進行了初步的探討與研究，主要包括：
　　 能量平衡法的改進、利用動力學求解基于解析模型微風振動、基于三節(jié)點索單元模型微風振動分析和考慮抗彎剛度輸電線微風振動模型分析，具體如下：
　　

2、 首先分析了傳統(tǒng)能量平衡法計算微風振動不足之處，從風輸入功率、輸電線自阻尼功率、環(huán)境條件、風速和風向等方面進行了探討。對風能輸入功率的改進主要是引入風能紊流不均勻折減系數(shù)，對風能輸入功率進行折減，使其可以考慮不同場地條件的影響；采用3種輸電線自阻尼功率模型分析，使輸電線自阻尼能同時考慮輸電線材料、檔距、平均運行張力、懸掛點高度的影響。
　　 利用動力學求解基于解析模型微風振動。為提高計算速度，未考慮渦激力及結構固有振型之間的耦合

3、作用，利用D'Alembert原理建立輸電線運動平衡方程，并運用分離變量法建立輸電線路以振動函數(shù)為變量的非線性運動平衡方程，利用有限元軟件MATHEMATIC對方程求解。分析表明，低頻分量的輸電線微風振動振幅較高頻分量振幅大，利用動力學求解基于解析模型微風振動振幅較能量平衡法偏小。
　　 建立了空間三節(jié)點索單元模型分析輸電線微風振動。應用Scanlan提出的經(jīng)驗非線性模型表達渦激力，對渦激力參數(shù)進行分析，利用單自由度體系輸電線自

4、阻尼功率等效為模態(tài)自阻尼系數(shù)，引入有限元方法和條帶假設形成渦激振動運動方程。利用振型分解和有限差分法對運動方程進行求解。分析表明，隨風速增加，三節(jié)點索單元模型計算微風振動共振區(qū)域的穩(wěn)態(tài)響應比能量法求解結果略小，隨風速增加，穩(wěn)態(tài)響應差距逐漸增大，風速為2m/s時，索單元模型穩(wěn)態(tài)振幅減少12.65％，當風速增大到5m/s時，索單元模型穩(wěn)態(tài)振幅減少33.76％。
　　 建立了考慮抗彎剛度輸電線微風振動模型分析抗彎剛度對微風振動的影響。

5、
　　 為考慮抗彎剛度對輸電線路微風振動的影響，根據(jù)曲梁理論通過多項式插值函數(shù)建立曲梁單元隨動坐標系下的位移向量，通過虛功原理得到各單元質量、剛度矩陣，通過轉換矩陣將隨動坐標系下的質量、剛度矩陣轉換為全局坐標系下的質量、剛度矩陣，利用單自由度體系輸電線自阻尼功率等效為模態(tài)自阻尼系數(shù)，進而得到微風振動動力學方程。利用振型分解和Newmark-β法求解運動方程。分析表明，輸電線微風振動穩(wěn)態(tài)振幅在考慮抗彎剛度的情況下比未考慮抗彎剛度時