基于動力學(xué)法對大跨越架空輸電線微風(fēng)振動的研究.pdf

1、隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對能源的需求也在急劇增加，但是由于我國能源分布和耗能分布的不均勻性和不協(xié)調(diào)性，需要大量的能源輸送。而電能作為清潔易傳送的能源，被廣泛的用做能源輸送的介質(zhì)。因此，具有大容量、長距離的電能輸送要求被越來越多的應(yīng)用。而伴隨而來的則是輸電線的單位長度重量、直徑都有了明顯增大，懸掛點高度也有所增加，使得大跨越架空輸電線更容易發(fā)生微風(fēng)振動。長時間的微風(fēng)振動會造成輸電導(dǎo)線的疲勞斷股，其遭遇破壞會造成十分巨大的經(jīng)濟損失和其他

2、次生災(zāi)害。因此，對大跨越架空輸電導(dǎo)線的微風(fēng)振動和防振措施的研究，具有非常大的現(xiàn)實意義和工程實用價值。
　　本文有別于傳統(tǒng)的能量平衡法，而是基于動力學(xué)理論和方法建立輸電導(dǎo)線及其防振體系的振動模型，并研究其與傳統(tǒng)能量平衡法的異同和對現(xiàn)實工程設(shè)計的指導(dǎo)意義，具體的內(nèi)容主要包括：大跨越架空輸電導(dǎo)線的動力學(xué)模型和微分方程的建立及其求解：列述所建數(shù)值模型的基本假定，求解大跨越輸電導(dǎo)線的靜力形態(tài)，建立輸電導(dǎo)線微分方程，以及微分方程中的各未知參數(shù)

3、，主要有等效自阻尼系數(shù)、防振錘作用力和阻尼線作用力，并最后運用 L-P法求解該微分方程，得到幅頻方程；大跨越輸電導(dǎo)線動力學(xué)法與試驗和傳統(tǒng)能量法的對比研究，主要包括試驗情況、數(shù)據(jù)采集的方法和步驟，并依據(jù)前文的結(jié)論建立試驗檔距下的輸電導(dǎo)線的數(shù)值模型并計算結(jié)果，再對振動臺激勵力、未安裝防振錘的振動振幅、安裝有FR-4型防振錘的輸電導(dǎo)線振動振幅等參數(shù)的理論結(jié)果和試驗的結(jié)果進行對比，分析以上理論對輸電導(dǎo)線的描述的準確性。并運用能量平衡法和動力學(xué)法

4、針對一個工程實例進行建模分析，對比各方法對環(huán)境影響因素的評價差異；大跨越架空輸電導(dǎo)線的影響因素及防振優(yōu)化分析：選取一個大跨越輸電導(dǎo)線的工程實例進行分析，分別建立該工程實例在不同風(fēng)速、不同運行張力、不同導(dǎo)線彈模、不同地形環(huán)境、不同檔距等條件下的動力學(xué)模型，分析各環(huán)境因素對微風(fēng)振動結(jié)果的影響，然后對輸電導(dǎo)線防振措施進行分析，對工程的設(shè)計和應(yīng)用提出有益的建議。
　　根據(jù)以上研究，可以得到以下結(jié)論:
　　1）動力學(xué)描述輸電導(dǎo)線裸導(dǎo)線

5、的幅頻曲線相比于傳統(tǒng)的能量平衡法更切合實際；就影響因素而言，兩種方法針對不同的導(dǎo)線運行張力、不同的導(dǎo)線剛度和不同的導(dǎo)線所在地形所引發(fā)的變化規(guī)律相同，但是由于能量平衡法沒有考慮防振金具隨著輸電導(dǎo)線振動情況的改變而變化，在輸電導(dǎo)線檔距的影響分析中與動力學(xué)出現(xiàn)不同的變化規(guī)律。隨著風(fēng)速的增大，出現(xiàn)微風(fēng)振動的“鎖定效應(yīng)”的頻率范圍也就越寬；
　　2）依據(jù)動力學(xué)的幅頻曲線可以看出，隨著導(dǎo)線運行張力的增加，振幅增加，隨著地形變得越起伏，振幅降低

6、；隨著導(dǎo)線剛度的增加，振幅減?。宦銓?dǎo)線隨著導(dǎo)線檔距的增加，振幅有所增加，但是并不明顯。
　　3）在大跨越架空輸電導(dǎo)線的設(shè)計中，在滿足電氣方面的要求上，建議選擇導(dǎo)線彈性模量90GPa~120GPa，導(dǎo)線運行張力結(jié)合拉重比，拉重比越大，運行張力建議越小，在滿足環(huán)境和造價要求的情況下，可以選擇有起伏的地形；對于防振金具，阻尼線的防振效果隨著長度的增加而越好，防振錘的個數(shù)最佳為4-6個；此外在設(shè)計中要注意避開工程所在地常遇風(fēng)速和輸電導(dǎo)線的