西藏高原风场实测及非平稳风特性研究

为研究高原风特性,于海拔4465 m的西藏南部浪卡子县离地10 m高度处进行了1年4季昼夜的风速风向实时连续采样实测,筛选出1256个有效大风样本.采用平稳模型、EMD非平稳模型及最优时变均值非平稳模型处理实测非平稳风速样本,分析了3种风速模型的平均风速、湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风谱等风场特性参数,并与低海拔地区多种类别风场实测结果进行对比.结果表明:西藏高原冬半年脉动风湍流强度大于夏半年;在相似地貌下,高原脉动风湍流强度要高于低海拔地区,而与一些特殊地貌及特殊风场如峡湾风、台风等的湍流强度接近;湍流积分尺度计算结果受风速平稳程度影响很大,平稳模型高估了湍流积分尺度;西藏高原脉动风拟合风谱与各标准谱均有一定差别,且具有较大的高频能量.因此,高原建筑结构抗风设计应注意高原脉动风参数与低海拔地区的区别,并充分考虑高原风的非平稳性,合理选择非平稳模型.

台风天气山区地貌某线路跳线风偏事故分析

以某500 kV发生绕引跳线风偏事故的实际线路为研究对象,对跳线及其相连导线建立精细化有限元模型。在平坦地形下利用谐波叠加法模拟了6种湍流度的脉动风场,并由大涡模拟获得考虑真实山区微地形影响的台风脉动风场,分别计算这7种脉动风场下的跳线风偏响应峰值因子、均方根、风偏位移极值等参数,分别分析了台风下微地形及湍流强度对跳线风偏的影响。跳线风偏形态表明,绕引跳线风偏危险点在跳线1/4跨处,而不是跳线绝缘子串挂点处。跳线风偏位移受台风期间高湍流度影响显著,跳线风偏响应与来流湍流强度几乎线性相关,据此给出了风偏位移拟合公式。在山区微地形环境下,风场受地势抬升、狭道效应等真实微地形影响,平均风速显著增大;微地形下相比更大湍流度的平地工况,跳线风偏位移仍有明显增加,跳线距塔身最小间隙仅0.65 m,小于规范最小绝缘间隙1.2 m;大涡模拟结果显示该山地微地形环境可按1.5倍修正绕引跳线10 m高度设计风速,即提升跳线设计风速至40 m/s,可满足该线路跳线防风偏要求。

输电线路跳线风偏响应分析及手册计算方法修正

为降低输电线路跳线风偏带来的安全隐患,保证电力传输安全,需要准确估计其风偏动力响应。现有《电力工程高压送电线路设计手册》中的跳线风偏计算方法忽略了风荷载的脉动放大效应,以此设计的线路可能偏不安全。通过建立某高压输电线路有限元耦联模型,采用非线性有限元方法计算了直引、绕引跳线的风偏响应,并与手册计算方法进行了对比分析,指出了手册计算方法的不足。在此基础上,采用等效静力风荷载代替跳线水平风载,通过引入风荷载调整系数βc来考虑风载的脉动放大效应,对手册计算方法进行了修正。研究结果表明:手册计算方法忽略了脉动风荷载放大效应,会严重低估跳线风偏响应,与有限元仿真结果对比最大误差约37%;修正方法计算得到的跳线风偏响应与有限元结果非常接近。本文提出的修正方法可用于精细化估算跳线风偏响应。

局部脱冰对导线跳跃高度影响的参数化分析及局部脱冰效应系数研究

导线脱冰引发的最大跳跃高度与局部脱冰的发生位置及其脱冰率紧密相关,为了设计合理的电气绝缘间隙,需要准确估计其脱冰跳跃高度,现有的跳跃高度计算方法考虑了局部脱冰效应,但其提供的局部脱冰效应系数难以精细化取值,以此设计的线路存在一定的安全隐患。为此,本文将非线性有限元方法应用于输电线路脱冰跳跃高度分析,通过改变冰厚、跨距、高差、档数、初始张力及脱冰模式等参数,研究跳跃高度对脱冰率变化的敏感程度。在此基础上,分析局部脱冰效应系数m在不同参数组合下的变化规律,并基于最小二乘法提出系数m的计算公式。研究结果表明:脱冰率对导线跳跃高度的影响在很大程度上取决于冰厚、跨距、档数及脱冰模式,而受高差、初始张力变化的影响较小;m受脱冰率的影响较大,而受其他参数变化的影响可以忽略。本文所提出的方法可用于精细化计算导线脱冰跳跃高度。