基于動力學法對大跨越架空輸電線微風振動的研究.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)生微風振動。長時間的微風振動會造成輸電導線的疲勞斷股，其遭遇破壞會造成十分巨大的經(jīng)濟損失和其他

2、次生災害。因此，對大跨越架空輸電導線的微風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，而是基于動力學理論和方法建立輸電導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)實工程設計的指導意義，具體的內(nèi)容主要包括：大跨越架空輸電導線的動力學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，求解大跨越輸電導線的靜力形態(tài)，建立輸電導線微分方程，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；大跨越輸電導線動力學法與試驗和傳統(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)前文的結論建立試驗檔距下的輸電導線的數(shù)值模型并計算結果，再對振動臺激勵力、未安裝防振錘的振動振幅、安裝有FR-4型防振錘的輸電導線振動振幅等參數(shù)的理論結果和試驗的結果進行對比，分析以上理論對輸電導線的描述的準確性。并運用能量平衡法和動力學法

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；大跨越架空輸電導線的影響因素及防振優(yōu)化分析：選取一個大跨越輸電導線的工程實例進行分析，分別建立該工程實例在不同風速、不同運行張力、不同導線彈模、不同地形環(huán)境、不同檔距等條件下的動力學模型，分析各環(huán)境因素對微風振動結果的影響，然后對輸電導線防振措施進行分析，對工程的設計和應用提出有益的建議。
　　根據(jù)以上研究，可以得到以下結論:
　　1）動力學描述輸電導線裸導線

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線運行張力、不同的導線剛度和不同的導線所在地形所引發(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線振動情況的改變而變化，在輸電導線檔距的影響分析中與動力學出現(xiàn)不同的變化規(guī)律。隨著風速的增大，出現(xiàn)微風振動的“鎖定效應”的頻率范圍也就越寬；
　　2）依據(jù)動力學的幅頻曲線可以看出，隨著導線運行張力的增加，振幅增加，隨著地形變得越起伏，振幅降低

6、；隨著導線剛度的增加，振幅減??；裸導線隨著導線檔距的增加，振幅有所增加，但是并不明顯。
　　3）在大跨越架空輸電導線的設計中，在滿足電氣方面的要求上，建議選擇導線彈性模量90GPa~120GPa，導線運行張力結合拉重比，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；此外在設計中要注意避開工程所在地常遇風速和輸電導線的