多跨覆冰导线脱冰振动模型风洞试验研究

覆冰导线脱冰可能造成金具、导线和杆塔等构件受力破坏,也可能会引起导线闪络、烧断等电力事故。设计了1∶50的三跨覆冰导线的缩尺模型,采用熔断集中荷载的方法模拟导线脱冰,共七种工况研究三跨导线中脱冰量、脱冰跨位置、覆冰厚度和风速等参数不同时,导线的冰跳高度、导线张力和绝缘子轴力变化规律。结果表明:边跨脱冰将引起比中间跨脱冰更大的竖向振动,跳跃高度增大了近7%,导线张力也有明显增大;在风荷载作用时,导线脱冰振动会受气动阻尼影响,跳跃高度和振动周期都有所减小,导线张力和悬垂绝缘子的轴力随着风荷载增大而增大。

大跨越输电塔-线体系覆冰断线模型试验研究

为了准确有效研究大跨越输电塔-线体系中杆塔结构在覆冰断线工况下的动力响应,以晋东南-南阳-荆门1 000 kV特高压输变电工程中的黄河大跨越段为原型,进行了模拟覆冰条件下五塔四线塔-线体系模型的断线冲击响应试验。试验测得了输电塔薄弱位置杆件的应变时程曲线,研究了塔-线体系在不同断线工况下杆塔的动力响应。通过分析得出了输电杆塔的最不利断线工况,找出了输电塔在断线冲击作用下的最不利位置,为输电塔结构抗冰灾设计提供了有价值的参考。通过进一步研究发现,当断线位置在导、地线悬挂点附近时,输电塔的测点应变突变值与覆冰厚度成近似的一元二次函数关系。

基于室外导线节段模型的输电线路覆冰与脱冰过程试验研究

输电线路通常需要跨越峡谷及山地等险峻复杂地形,线路脱冰动力响应的现场实测往往成本较大且精度难以保证。而室内缩尺模型试验则难以真实重现自然地貌及气象条件。为实现对某500kV高压输电线路覆冰、脱冰物理过程的高效低成本模拟,该文基于模态叠加法和动力相似关系自主设计自然条件下多分裂导线节段模型装置。采用弹簧系统提供可调的垂直、水平和扭转刚度,以模拟原型输电线路的三自由度动态特性。在线路场址布置导线节段模型装置,通过开展人工模拟试验验证该装置在模拟脱冰位移响应方面的有效性。基于真实冰风气象环境中的多分裂导线节段模型装置,采用计算机视觉技术实现对导线三次真实覆冰、脱冰过程的有效观测。为多分裂导线的覆冰、脱冰观测及试验研究提供新的技术手段。

覆冰导线脱冰跳跃特性研究

导线脱冰是冰区输电线路中的常见现象,导线脱冰会引起导线的剧烈运动,使导线跳跃上下摆动。导线跳跃将导致导地线间或导线档中空气间隙的减小,严重时引起闪络;此外导线脱冰跳跃还会对绝缘子串、金具及铁塔产生较大的动态拉力,对其产生破坏作用。在重冰区大档距的情况下,导线脱冰的影响尤为显著。采用悬挂集中载荷的方法来模拟导线覆冰,研究不同档距组合、不同脱冰方式下的导线脱冰跳跃,获得了导线脱冰时的动态位移和动态张力变化规律。同时,还通过计算机仿真的方法针对试验工况进行数值模拟,并比较试验结果和计算结果。结果表明,仿真计算与模拟试验的结果具有相同的规律性和相近的数值。

大跨越输电塔-线在线路脱冰作用下的振动

输电线路覆冰后的脱冰动力分析十分复杂。以某1000 kV大跨越为工程背景,借助非线性有限元方法建立塔-线耦合模型。为了考虑线路覆冰的弯曲刚度,采用梁单元模拟覆冰,采用单元生死法模拟脱冰,分析塔-线体系对线路脱冰的动力响应。结果表明,线路覆冰后体系的低阶振型基本没有变化,而自振周期变长了;地线脱冰后体系的振动响应衰减较快,而导线脱冰后体系的振动响应衰减较慢。同时,输电塔的位移响应,脱冰50%比脱冰100%时小,而对跨中电线的跳跃幅值,脱冰50%比脱冰100%时大。

风力发电机叶片防除冰涂层(一):制备及性能测试

风力发电机叶片覆冰会对风电场安全运行造成严重威胁,使发电量遭受损失。超疏水涂层防除冰由于实施方便、成本较低,受到风电运行部门青睐,但由于涂层的耐磨、耐候性能差,防冰效果有限,制约了其在风力发电机叶片上的应用。该文提出了一种耐磨、耐候性能良好且具备导电能力的超疏水涂层制备方法,可实现“电加热+超疏水”协同作用,极大地提高了防除冰效果。制备的导电超疏水涂层静态接触角达到151°~162°,滚动角为4.3°~7.6°,电导率为0.5~12.5 S/m。耐磨性能测试表明,涂层耐磨性能满足复杂环境对超疏水涂层的要求;耐紫外老化、耐酸碱等耐候性能测试表明,涂层具有较好的耐候性能;对涂层进行覆冰粘结强度测试发现,其覆冰横向粘结强度小于38.4 kPa;从覆冰环境涂层耐久性测试发现,覆冰时长的增加和“覆冰-脱冰”循环会使涂层滚动角大幅上升,覆冰对涂层表面微观结构造成破坏,导致涂层超疏水性能下降。

自然条件下导线直流融冰与脱冰过程研究

输电线路覆冰是极为严重的自然灾害之一。严重的导线覆冰会引起线路过荷载、导线舞动、大面积的覆冰倒塔等灾难性的事故。目前国内外多采用大电流融冰方法除去导线上的覆冰,由于导线的电感对直流不起作用,直流融冰技术得到了大规模的应用。受人工气候尺寸的限制,在实验室很难模拟覆冰导线真实的融冰和脱冰环境,目前大多数研究都是采用数值仿真和在导线上添加重物模拟覆冰的方法。作者在自然覆冰实验站开展了直流融冰试验,记录并观测了导线脱冰的过程。研究表明:根据钢芯铝绞线的有效截面积并按2A/mm2选取的直流融冰电流,可以有效去除导线上的覆冰;覆冰导线的脱冰时间具有一定的分散性,覆冰导线脱冰跳跃有可能引起导线的较大位移。

磨损轴面激光熔覆过程的数值模拟及试验

为了避免激光熔覆过程产生微裂纹缺陷,对磨损轴面激光熔覆过程的热力耦合问题进行研究。根据磨损轴面激光熔覆试验建立其非线性瞬态分析数学模型,并引入有序网格离散算法进行轴面激光熔覆有限元建模,通过ANSYS参数化设计语言(APDL)和单元生死法编程实现金属粉末圆周堆积的瞬态热-力循环及其耦合问题求解,获得了熔覆过程的三维温度和热应力分布规律。结果表明,熔池的温度梯度较大且光斑中心靠后位置的温度最高(2 035.99℃),各节点瞬时温度衰变规律具有相似性和时间滞后性;热应力与温度梯度对应,冷却后的应力(约279 MPa)集中于热影响区(HAZ)且靠近覆层材料边沿侧,这与试验获得的激光熔覆残余应力基本吻合,可用于优化损伤轴面激光熔覆工艺及质量。