新月形覆冰输电导线脱冰跳跃高度风载放大系数研究

导线脱冰产生的显著竖向振动可能会导致闪络跳闸等电气事故发生,从而危及电力传输。为了设计合理的电气绝缘间隙,需要准确估计导线脱冰后的最大跳跃高度,这不仅由脱冰产生的冲击作用决定,还可能受到风的影响。该文章研究了风载和脱冰对导线跳跃高度的耦合影响。开展了高频天平测力风洞试验并获得了不同厚度新月形覆冰导线的气动力系数。提出了用导线脱冰跳跃高度风载放大系数η来表征风的影响,在风速、覆冰厚度、风攻角及脱冰率等参数空间内,采用非线性有限元方法研究了该系数的参数敏感性,并拟合出了系数η的计算公式,可供设计使用。研究结果表明:在100°~150°风攻角下,风的作用会明显加剧导线脱冰跳跃高度,且随着覆冰厚度的增加,系数η呈现显著的非线性增加;系数η受脱冰率变化的影响较小,可以将其描述为给定风攻角下,关于风速和冰厚的函数。

覆冰导线的气动力系数预测方法研究与特性分析

为解决风洞试验成本高与耗时长的问题,提出了一种基于机器学习预测气动力系数的研究方法.首先利用风洞试验获得不同参数下的覆冰导线气动力系数,然后通过机器学习构建模型预测了新月形覆冰导线在不同冰厚与风速下的气动力参数,所得各覆冰导线气动力系数随风攻角变化曲线与由风洞试验所得结果规律一致.基于机器学习和风洞试验所得气动系数确定的Den Hartog与Nigol系数随风攻角的变化结果相吻合,表明了机器学习预测方法的可行性.

输电导线风致舞动的数值模拟研究

风致舞动是一种大幅值驰振现象,在输电导线覆冰时经常发生,是输电导线最为严重的灾害之一。为了揭示输电导线风致舞动的致灾机理,本文采用基于双向耦合的CFD数值模拟方法对新月形覆冰导线舞动过程进行模拟分析,研究了不同风速下覆冰导线气动负阻尼的变化规律。研究结果发现,覆冰导线在横向不会产生气动负阻尼,而在竖向和扭转方向的部分风攻角下会产生气动负阻尼。当结构气动负阻尼大于结构固有阻尼时,覆冰导线形成发散的自激振动。进一步研究表明,当覆冰导线同时发生竖向和扭转方向气动发散时,扭转振动发散会改变覆冰导线的风攻角,从而改变竖向和扭转方向的气动阻尼。随着扭转方向的气动负阻尼和固有阻尼相抵消,覆冰导线的扭转振动渐渐趋于稳定。