安装相间间隔棒的输电线防风偏设计有限元分析

针对安装相间间隔棒的输电线风偏这一强迫振动问题,建立了线路风偏的非线性静力学、动力学计算模型,将无条件稳定的Newmark法与荷载增量法相结合,对水平两相分裂导线初始静平衡状态以及风偏状态下的非线性动力学响应进行数值模拟,得到了导线位移响应及张力变化规律,并就线路安装相间间隔棒后对次档距振荡产生的影响进行了模拟计算。计算结果表明安装相间间隔棒后对相导线风偏有一定的抑制作用,而且相间间隔棒的安装对分裂导线次档距振荡振幅影响不大。所得结果可为特高压输电线路防风偏设计和研究提供参考。     

一种抑制输电线路次档距振荡的新型阻尼间隔棒及其减振效果分析EI北大核心CSCD

次档距振荡是风的尾流效应引起多分裂导线在次档距范围内振动现象,成为危害输电线路安全稳定运行的一种主要灾害。为了减轻输电线路次档距振荡,提出并设计一种新型阻尼间隔棒。首先通过建立振动平衡方程分析新型阻尼间隔棒的吸振和减振机理,详细探究阻尼比、固有频率比和质量比的变化对其减振性能的影响规律,同时利用数值方法建立新型阻尼间隔棒–分裂导线体系的有限元模型,研究新型阻尼间隔棒对次档距振荡的减振效果,通过与普通间隔棒的减振效果对比发现,安装新型阻尼间隔棒的中间档距导线中点水平和竖向位移大幅减小,新型阻尼间隔棒对输电线路次档距振荡具有明显的减振作用。最后对新型阻尼间隔棒的结构参数和安装位置进行优化和设计,给出新型阻尼间隔棒的重球质量、弹簧刚度和阻尼系数的取值以及阻尼间隔棒的不等间距安装布置方案。     

基于一种新单元的分裂导线静力响应有限元求解

针对导线运动的小应变和小转角特点 ,结合间隔棒对导线的约束关系 ,推导建立了单元刚度矩阵。应用获得的公式体系对实际大跨越分裂导线进行了静力响应计算 ,提出了分裂导线的一种新型有限元模型 ,与实测结果比较 ,本文的方法和结果可靠、有效     

相间间隔棒的防振与防舞弹簧阻尼装置

为解决110~500 k V防舞相间间隔棒易与导线脱落的难题,以220 k V双分裂导线防舞相间间隔棒为例,设计一种同时具有防振、防舞功能的弹簧阻尼装置。介绍装置的构成及工作原理,并对防振弹簧、防舞弹簧和弹簧阻尼装置结构强度等数据进行计算。计算结果得知,防振弹簧和防舞弹簧的固有频率均不在导线微风振动和覆冰舞动的频率范围内,不会发生共振。     

AEP 765kV输电线路阻尼间隔棒设计的力学研究

在建设90英里新线路之前，美国电力公司（AEP）已经建成了使用四分裂“Rail”或“Dipper”钢芯铝绞线、长达2025英里的765kV输电线路，这些线路在1984年前已经投入运行。在新线路选址的昕证会上，电晕产生的可昕噪声成为一个重要问题。为有效解决这一问题，AEP决定在新线路上采用6分裂导线结构型式，子导线为“Tern”钢芯铝绞线。 这种新型分裂导线结构型式需要设计新型阻尼间隔棒，并对新型间隔棒进行试制和试验。AEP修改了阻尼间隔棒的力学试验规范，并进行了全部试验，保证阻尼间隔棒能够达到规定的技术要求，能够承受微风振动、不同的冰荷载和电动力等。本文介绍了用于新线路的六分裂阻尼间隔棒进行的一些关键力学试验。     

山东电网500kV输电线路舞动治理新型子导线间隔棒的设计及应用

山东电网500 kV输电线路防覆冰舞动治理,对于同塔双回线路,采用安装相间间隔棒的防舞治理措施。在分析整串相间间隔棒结构的基础上,对容易发生破坏的子导线间隔棒的结构进行了优化设计,联合金具及合成绝缘子厂家,研制出一种新型子导线间隔棒,其机械性能除满足普通分裂导线间隔棒性能外,还充分考虑线路舞动时,相间间隔棒的轴向拉(压)载荷,试验结果证明各项机械性能指标均满足设计要求,已广泛应用在山东电网的舞动治理线路上。     

新型减振防舞阻尼弹簧相间间隔棒

通过剖析普通相间间隔棒自身调整能力差等特点,提出在普通相间间隔棒基础上改良形成的减振防舞阻尼相间间隔棒。该新型相间间隔棒可吸收导线动荷载完成自我调整,并配合特殊设计的45°连接金具,耦合导线扭转实现导线覆冰均匀化,从而达到联合防治舞动的目的。     

安装失谐摆的大跨越分裂导线自由振动计算

安装了失谐摆的大跨越分裂导线振动特性的准确计算对于舞动分析和防舞设计有重要意义。文中基于子导线总位移的控制微分方程，推导得到子导线段自由振动的控制微分方程。针对导线运动的小应变和小转角特点，提出了大跨越分裂导线的一种新型三维有限元模型，它可以直接处理间隔棒上安装了失谐摆的情况，结合间隔棒对导线的约束关系，推导建立了单元质量和刚度矩阵，应用获得的公式体系对实际大跨越分裂导线进行了自由振动计算。注意到系统有丰富的侧向摆动模态，计算结果与实测结果的比较表明文中所用方法能有效应用于多档连续大跨越导线的动力特性的分析计算。     

特高压导线间隔棒优化布置

在分析超高压四分裂导线间隔棒数学模型的基础上,针对目前特高压交直流线路设计中六分裂、八分裂导线间隔棒布置的问题,引入了多分裂导线间隔棒布置的基本理论,并总结了20多年四分裂导线间隔棒布置设计的成功经验,对六分裂、八分裂导线间隔棒的布置采用双迭代优化算法完成分析,确定了间隔棒的合理优化布置设计程序。     

间隔棒和阻尼间隔棒的研究综述 Part3——运行经验

3．1简介 多分裂导线的出现引出了间隔棒的设计,间隔棒被用来维持导线束的形状,很快阻尼间隔棒出现了,它能对由复杂环境引起的分裂束运动进行更多的控制。一个阻尼间隔棒系统被定义为阻尼间隔棒及其在档中位置的组合。然而对于刚性间隔棒或铰接式间隔棒,它们还需要与防振锤联合使用才能组成一个阻尼间隔棒系统。本文第一、第二部分对导线分裂系统进行了总体性概述,介绍了与设计相关的技术概况。     

输电塔线体系导线舞动过程中的振幅和张力

建立3条四分裂线路段塔线耦合体系有限元模型,利用ABAQUS有限元软件对导线舞动过程进行数值模拟,得到各档各相导线舞动过程中的振动幅值和张力变化,将数值模拟结果与现有理论简化公式和经验公式的计算结果进行比较分析。结果表明：导线舞动过程中耐张档的舞动幅值明显大于直线档的舞动幅值,并且认为理论简化公式适用于耐张档的舞动幅值估算。以往所提出的经验公式适用于直线档的舞动幅值估算,以及提出的简化公式可以用于估算导线舞动过程中动张力的变化。此外,导线舞动过程中耐张塔的应力远大于直线塔的应力,特定风速下导线和耐张塔上的最大应力超过其许用应力,可能造成断线和杆塔破坏。     

500kV换流站钢构架自然风载振动仿真分析

针对某±500 kV换流站直流滤波器悬吊钢架,开展自然强风载抖振（随机振动）研究。首先进行脉动风速模拟,通过将脉动风荷载施加到有限元模型上,同时引入瑞丽阻尼进行自然风载作用下的抖振研究,得到构架横梁风致随机振动时程曲线,振动最大幅值为3.39×10-4m。     

连续多跨输电线路动态风偏特征及计算模型

以500 kV某耐张段8跨线路为研究对象,考虑支座相对高差、绝缘子串长度、几何非线性效应和风致气动阻尼等因素的影响,建立了整个耐张段8跨导线有限元模型。运用谐波叠加法并考虑空间相关性,模拟沿导线各点的脉动风速,研究多跨线路动态风偏响应。通过分析绝缘子挂点风偏响应的功率谱,从共振项和背景项2个方面研究脉动风速对风偏动力放大效应的影响机制。最后比较了多跨线路有限元计算模型和静力单摆模型风偏计算结果。结果表明：（1）静力学单摆模型求得的静态风偏角大于多跨线路连续模型的计算值;（2）考虑气动阻尼效应后,风偏动态响应以背景项为主而共振项可以忽略,相应的动力放大因子为1.1～1.3。     

特高压大跨越输电线路防振设计系统的研究

特高压输电线路大跨越档距大、挂点高,导线微风振动水平显著,防振设计难度大。目前,大跨越导线的防振方案设计基本依赖于实验室微风振动模拟试验来完成,该试验流程复杂,且必须安装真型导线及金具,因此试验周期有时长达数月。基于有限元方法和能量平衡原理,开发了特高压输电线路大跨越防振设计系统,具备分裂导线微风振动模态分析、谱分析和瞬态分析功能,能够针对初步设计方案计算出分裂导线各关键点处的动弯应变值,并对多个方案进行对比分析,推选出较优的防振方案进行试验验证,从而减少特高压输电线路大跨越防振试验次数,提高防振方案设计效率,更好地满足特高压工程进度要求。     

架空输电线路非同期摇摆数值模拟研究

研究了输电线路非同期摇摆引起闪络的原因特性,针对导线非同期摇摆这一强迫振动问题,建立了线路非同期摇摆的非线性静力学、动力学计算模型,将无条件稳定的Newmark法与荷载增量法相结合,对水平两相分裂导线初始静平衡状态以及非同期摇摆状态下的非线性动力学响应进行数值模拟,得到了不同风荷载激励模型下的导线位移响应及张力变化规律。计算结果表明,应用该方法进行导线非同期摇摆分析以及检验防风偏措施效果是可行的。     

输电线路覆冰脱落参数影响研究

覆冰脱落会造成导线断股、金具破坏和闪络等事故,是输电线路的常见灾害之一。为了研究覆冰脱落的振动机理,通过ANSYS有限元软件建立了输电线路模型,考虑覆冰刚度影响,使用生死单元技术模拟了2种典型的覆冰脱落形式,即单导线受冲击荷载脱冰和分裂导线单子导线脱冰。通过数值模拟研究了线路参数和外部荷载对导线脱冰的影响,结果表明：（1）单导线受冲击荷载脱冰在跨度较大时应考虑风荷载的影响;（2）脱冰率和跳跃高度随冲击荷载的增大而增大;（3）分裂导线单子导线脱冰能够加速分裂导线的脱冰过程,并且应考虑风荷载的影响;（4）子导线的数目与分布对脱冰率有影响;（5）在跨中附近布置间隔棒有利于减小最大跳跃高度;（6）不考虑覆冰刚度的模拟结果偏于不安全。研究成果可以为输电线路的设计提供参考。     

1000kV紧凑型输电线路相间间隔棒力学特性仿真分析及配置

与常规线路相比,紧凑型线路在缩小线路走廊占地和提高输送容量方面具有明显的优势,其在结构上最大的特点就是相间空气绝缘距离小,为保证其运行安全,需要在相间加装相间间隔棒。为研究1 000kV紧凑型线路用相间间隔棒的配置,利用清华大学编制的输电导线多档3自由度模型的计算软件,对1 000kV紧凑型线路在加装相间间隔棒前后各种外力作用下的动力响应以及导线的静态张力和弧垂进行了分析。计算结果表明,在1 000kV紧凑型输电线路上加装一支结构高度14m,芯棒直径55mm的相间间隔棒能够有效抑制其在短路电动力和大风激励下的不同步摆动,并且加装相间间隔棒对导线张力、弧垂的影响都在允许范围内,线路仍然可以安全运行。     

架空输电导线的微动损伤特性研究

以JL/G1A-125-26/7型钢芯铝绞线和铸铝悬垂线夹组成的系统为研究对象，在导线弯曲疲劳试验装置上进行微动实验研究，分析了架空导线微动损伤的微观特征，考察了弯曲振幅、频率、静载荷对架空输电导线微动寿命的影响。结果表明，导线微动损伤主要发生在线夹处导线上半部，是外层铝线的微动磨损及裂纹的形成和扩展导致的微动疲劳断裂所致。导线微动寿命随弯曲振幅和外加静载荷的减小而增大。弯曲振动频率对导线微动寿命影响不大。     

考虑特征瞬变的导线微风振动在线监测及预警技术

针对现有导线振动监测以秒平均振幅和秒平均频率衡量导线微风振动程度带来的误差,提出了一种考虑振动特征瞬变的导线微风振动在线监测及预警技术。根据压电材料的正压电效应设计一种振动监测传感器,测量距悬垂线夹89 mm处的加速度时程曲线。以获得瞬时幅值和瞬时频率为目标,采用经验模态分解（empirical mode decomposition, EMD）结合相关性判断得到符合原始信号振动机制的特征模态函数（intrinsic mode function, IMF）,经希尔伯特变换（hilbert transform, HT）提取瞬时参数,并利用瞬时幅值和瞬时频率计算导线对应动弯应力下各单元损伤参数,通过数值方法证明其有效性。经振动台试验对比分析,导线在有效损伤频段0~60 Hz内,该方法得出的各项疲劳损伤参数与计算值的吻合度均在86.77%以上,且主要疲劳损伤参数最大试验误差为8.02%,平均试验误差为0.92%,说明该方法可以作为振动导线疲劳寿命预警的有效依据。     

串列双分裂导线屏蔽效应风洞试验研究

串列双分裂导线所受的风荷载中,处于下风向导线的阻力会受到上风向导线尾流脱落的影响。为研究分裂导线风荷载的屏蔽效应随风速和分裂间距的变化,在风洞中测量不同风速和分裂间距下3种工程常见导线的模型导线的整体阻力系数。同时,为了检验模型导线对真型导线模拟的精确性,测量了1种真型导线的阻力系数并进行比较。试验发现,模型导线对真型导线的模拟具有足够的精确性。随着分裂间距的增大,双分裂导线中下风向导线的阻力系数以及整体的阻力系数增大,但是均较现行规范给定值明显减小。随着风速的增大,双分裂导线的整体阻力系数先减小后增大,但是在各风速下,均较单根导线阻力系数明显降低。我国现行规范对于多分裂导线阻力系数的取值偏高,可以通过考虑屏蔽效应的有利影响合理地降低多分裂导线整体阻力系数的取值。