基于曲梁理論輸電線舞動及防舞有限元分析.pdf

1、輸電導(dǎo)線覆冰后，受到穩(wěn)態(tài)風(fēng)荷載作用，可能會產(chǎn)生低頻、大幅度的自激振動，即舞動。輸電線舞動會造成相間閃絡(luò)、短路、損害金具、斷線倒塔等事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。目前對輸電線舞動數(shù)值分析大都基于索單元理論，這一理論不考慮抗彎剛度，與實(shí)際輸電線存在抗彎剛度不符。論文基于全面考慮抗拉剛度、抗彎剛度、抗扭剛度的曲梁理論，對輸電線進(jìn)行舞動及防舞有限元分析。主要研究內(nèi)容有：
　　①覆冰單導(dǎo)線曲梁模型及分析。基于曲梁理論，建立結(jié)點(diǎn)6自由度的單導(dǎo)線曲梁

2、模型，根據(jù)虛功原理推導(dǎo)動力學(xué)方程。采用Matlab編制單導(dǎo)線的非線性分析程序。算例分析表明曲梁模型計(jì)算單導(dǎo)線是可行的，比索單元模型精度更高。
　　②覆冰分裂導(dǎo)線曲梁模型及抗扭剛度分析。假定間隔棒為剛性體，根據(jù)位移協(xié)調(diào)條件，建立分裂導(dǎo)線的曲梁模型；根據(jù)虛功原理推導(dǎo)分裂導(dǎo)線的動力學(xué)方程；采用Matlab編制分裂導(dǎo)線的非線性分析程序。算例分析表明基于曲梁理論的分裂導(dǎo)線模型同樣具有可行性與優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)上，采用曲梁模型計(jì)算分裂導(dǎo)線抗扭剛

3、度，計(jì)算結(jié)果分別與試驗(yàn)值、理論公式解對比。間隔棒、分裂間距、垂度等分裂導(dǎo)線參數(shù)分析表明，間隔棒數(shù)目越多，抗扭剛度越大；分裂間距越大，抗扭剛度越大；垂度越大，抗扭剛度越大；離塔-線連接點(diǎn)越近，抗扭剛度越大。
　?、圯旊娋€舞動有限元分析。采用已建立的單導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線的曲梁模型及動力學(xué)方程，編制Matlab程序，進(jìn)行輸電線舞動時程分析。算例分析進(jìn)一步驗(yàn)證曲梁模型是合理且優(yōu)越的。檔距、初始張力、抗彎剛度、分裂間距等因素對舞動振幅影響的分析

4、結(jié)果表明，檔距越大，舞動振幅越大；導(dǎo)線初始張力越大，豎向振幅越小，轉(zhuǎn)角越大；考慮導(dǎo)線抗彎剛度，舞動豎向振幅增大，轉(zhuǎn)角變小；分裂導(dǎo)線舞動的豎向振幅比單導(dǎo)線大的多，轉(zhuǎn)角振幅比單導(dǎo)線小的多。
　　④輸電線防舞有限元分析。推導(dǎo)了失諧擺的質(zhì)量矩陣、剛度矩陣，對安裝失諧擺的導(dǎo)線進(jìn)行了舞動時程分析，分析了失諧擺防舞效果。算例分析表明失諧擺防舞只適用于Nigol的舞動，對DenHartog的舞動反而會增大舞動豎向振幅。最后，采用穩(wěn)定性理論求解輸電