考虑风荷载作用下导线脱冰跳跃横摆及横摆差的研究

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输电线路是电力系统的重要组成部分,输电线路脱冰跳跃是一种常见的自然现象。在自然风荷载作用的情况下,输电导线上覆冰脱落会引起电线大幅度的横向摆动,从而导致导线间距离小于安全间距,引起闪络、烧伤电线、跳闸等电气事故。输电线路设计时应考虑各相导线之间应满足相应的绝缘间隙,而各相导线之间的距离对输电杆塔结构尺寸具有决定性的作用。从安全性和经济性两方面考虑时,我们既要求要满足导线之间的间隙要求,还希望杆塔尺寸能够尽可能的小,以降低输电线路的建设成本。因此,确定输电线路在风荷载作用下的脱冰跳跃过程中各相导线之间的横摆距离具有十分重要的工程实用价值。  本文使用ANSYS有限元软件建立输电线路塔线体系模型,模拟了导线在不同参数影响条件下导线的脱冰动力响应,得到了在风荷载作用下,档距、耐张段档数、脱冰率、风速、高差、覆冰厚度、绝缘子串长度以及导线型号等因素对导线发生脱冰跳跃后横摆幅度的影响规律。结果表明,在风荷载作用下导线发生脱冰跳跃后横摆幅度随档距和脱冰率的增加而增大,而高差、耐张段内档数、绝缘子串长度等参数对其值的影响较小。然后,基于数值模拟的结果得到了风荷载作用下导线脱冰后最大横摆幅度与其脱冰前后两平衡状态间风偏改变量之间的线性关系,进而拟合出连续档覆冰导线脱冰跳跃横摆幅度的简化计算公式。  本文还通过模拟两相导线同时在风荷载作用下的脱冰跳跃动力响应,分析了两相导线取得最大横摆差时风荷载与脱冰荷载的组合,并根据得出的结果拟合导线横摆差的计算公式。利用该简化计算公式可以简化高压输电线路导线之间以及导地线之间绝缘间隙的设计。
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