ACCC塔线体系在风荷载作用下的动力响应

以北卫碳纤维复合芯导线用于输电线路增容改造的实例为工程背景,运用有限元软件ANSYS建立三塔四线的有限元模型,并通过Matlab模拟沿高度变化的Kaimal风速谱,得到作用于输电塔和导地线的脉动风速时程曲线。由于碳纤维复合芯(aluminum conductor composite core,简称ACCC)导线具有重量轻、强度大和弧垂小等特点,计算得出了改造前使用的普通钢芯铝绞线及改造后使用的ACCC塔线体系的位移随时间的变化规律,以及在档距和塔高各自变化的情况下ACCC塔线体系的位移和应力,并与工程实际的塔线体系进行比较。结果表明,ACCC导线用于输电线路上的优越性及改造后模型的合理性可以节省工程造价,为以后的设计提供参考。

表面构型对输电导线覆冰碰撞特性的影响分析

导线结冰严重影响着电网运行安全,局部碰撞系数是表征输电导线覆冰增长速率的关键指标,以往对传统钢芯铝绞线或其简化圆柱模型的覆冰增长特性进行了分析,碳纤维复合芯导线(Aluminum Conductor Composite Core,ACCC)作为一种发展迅速的新型导线,其局部碰撞系数和覆冰增长过程鲜有研究。首先基于商用有限元软件Fluent实现了对覆冰增长数值模拟,并通过与模拟试验结果对比,验证了仿真方法的有效性。随后,利用经过验证的数值模拟方法,对ACCC模型和简化的圆导线模型的覆冰增长特性进行了对比研究,模拟得到了二者表面的液滴碰撞系数分布,讨论了不同的雨滴中值直径和风速变化对碰撞系数的影响,获取了ACCC模型的结冰冰形。结果表明:风速低时ACCC模型的局部碰撞系数显著小于圆模型,覆冰初期,冰形受导线表面构型影响十分显著;当导线表面被覆冰完全包裹后,圆模型冰形比ACCC模型冰形阻力系数整体低15.3%,且在多个风攻角下呈现驰骋不稳定性。研究结果对于获取ACCC覆冰增长特性,了解不同表面构型导线覆冰致灾机理具有重要价值。

ACCC碳纤维复合芯导线技术在我国的应用前景分析

碳纤维复合芯导线(ACCC)是一种新型的架空输电线路用导线,具有重量轻、强度高、热稳定性好、弛度小、载流量大和耐腐蚀的特点。满足国内建设资源节约型、环境友好型电网的要求,在我国输电线路中具有良好的应用前景。

考虑接触摩擦与各向异性性能的碳纤维复合芯导线(ACCC)径向耐压性能的有限元分析

为了确定碳纤维复合芯导线(正交各向异性复合材料)在架线压接施工过程中合理的压接载荷范围,研究该复合材料的径向力学性能,确保架空导线在电网中的安全稳定运行。使用ANSYS软件以1∶1的比例建立了Ф7.5mm的碳纤维复合芯棒的各向异性材料模型与耐张线夹的三维有限元模型,利用Tsai-Wu失效准则判定复合芯棒失效行为,同时考虑了复合芯棒与外层铝绞线、耐张线夹之间的接触与摩擦行为,对复合芯棒的压接施工过程进行了非线性静力学有限元分析。结果表明:在碳纤维复合芯导线压接施工过程中,单模压力如果小于24MPa,则芯棒易从金具腔中拉脱;如果压力大于28MPa,则复合芯易被压碎;但是复合芯在金具靠近楔形夹一侧由于应力集中更容易压损,该侧压力应相对较小,在21MPa^23MPa为宜。

架空导线用纤维增强复合材料芯现状及未来

纤维增强复合材料具有强度高、密度小、低膨胀、耐腐蚀等显著优点,是良好的架空导线加强芯材料。本文梳理了架空导线用纤维增强复合材料芯的发展历程,分析了各类纤维增强复合材料芯的优势和劣势,厘清了各种材料的发展脉络及其技术逻辑,分析了当前纤维增强复合材料研究、应用中的不足,指出了未来研究的关键技术和关注点。

碳纤维复合芯导线耐张线夹断裂分析

对某220 k V输电线路碳纤维复合芯导线的失效耐张线夹进行结构检测,发现铝管压接标示线定位错误造成压接后局部应力集中,线夹装配不符合规范要求。通过开展耐张线夹楔型夹握力、铝管握力和引流板温升试验,分析了线夹装配、温升对其握力的影响,指出引流板装配不良在大电流下发热使得楔型夹握力下降,铝管升温、承载并断裂致使碳纤维复合芯棒从楔型夹中脱落。提出碳纤维复合芯导线耐张线夹安装和安全运行的技术要求。

碳纤维复合芯电缆国内外技术研发现状及工程应用进展

碳纤维复合芯铝绞电缆是一种容量大、损耗低、节能环保的新型复合芯导线。它具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损小、弛度低、热膨胀系数小等一系列优异性能。国外技术研发以美国和日本较为成熟,并在工程实际应用。国内的技术研发近3年取得了突破性进展,部分企业已批量生产,产品已在百余条电网中挂网运行。

碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的起晕特性对比试验

为研究碳纤维复合芯导线(ACCC)的起晕特性,基于小电晕笼电晕测量系统进行了ACCC-600/71单根导线和LGJ-630/45钢芯铝绞线单根导线起始电晕特性的对比试验。试验结果表明:在干净及人工涂污下,ACCC-600/71导线的起晕电压均要高出LGJ-630/45导线起晕电压,说明ACCC-600/71导线确实能够降低线路损耗,在节能、环保方面具有良好运行性能;表面污秽会降低导线表面粗糙度系数,从而大幅度降低起晕电压,且污秽物颗粒度越大影响程度越高。

碳纤维复合芯导线的特性及应用

阐述了碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构和材料特点,比较了直径相近的ACCC导线与传统钢芯铝绞(ACSR)导线的主要材料性能,绘制了两种导线的应力弧垂曲线,将两类导线在最高气温下的弧垂和应力进行了对比。结果表明,ACCC导线的截面积、最高工作温度、载流量均高于ACSR导线,而弧垂明显小于ACSR导线,在实际工程中ACCC导线弧垂小的优势可明显降低铁塔的高度,进而可减少线路的造价。

基于流固耦合的碳纤维复合芯导线微风振动特性数值分析

对发生微风振动的新型碳纤维复合芯导线和与其截面积相近的传统钢芯铝绞线的动态特性进行了对比研究。基于计算流体动力学(CFD)方法,利用Adina软件分别建立了两种导线微风振动流固耦合CFD仿真模型。获得不同截面导线竖向振幅比随约化速度变化曲线,对比其升阻力特性。通过对流场中做强迫振动的导线进行数值模拟,利用导线气动力载荷响应求得导线风能输入功率,从风能输入角度分析不同截面形状导线微风振动特性的差异。研究所得两种不同截面形状导线气动力特性的差异,可为新型导线在工程领域的应用提供参考。

考虑流固耦合效应的碳纤维复合芯导线风振响应分析

采用流固耦合理论计算输电导线的风振响应,既考虑风作用在导线上的荷载,也考虑导线形变引起表面风压改变及其对流场的影响.通过建立传统钢芯铝绞导线(ACSR)和碳纤维复合芯导线(ACCC)数值风洞模型,将两种导线在考虑流固耦合作用下的风振响应进行了对比分析.研究表明,相同档距和截面面积基本相同的情况下,碳纤维复合芯导线风振响应小于传统钢芯铝绞导线,并且相对不容易出现尾流失稳的现象.研究成果可为新型ACCC输电线路抗风设计提供有价值的参考,考虑流固耦合效应更接近导线在风场中运动的实际情况.

碳纤维复合芯导线温度—弧垂特性有限元分析

针对碳纤维复合芯导线高温低弧垂的特点,采用ANSYS有限元分析软件分析碳纤维复合芯导线在0~160℃的弧垂变化规律,并验证了有限元软件模型和加载方法的合理性。通过分析碳纤维复合芯导线在温度荷载作用下的弛度特性,表明芯棒截面积相同时结构重量小的导线弧垂变化量大;芯棒截面积不同时,截面较大的导线弧垂变化量较小。

碳纤维复合芯导线在架空线路上的应用

碳纤维复合芯导线(ACCC)是一种全新概念的架空线路用导线,具有重量轻、强度高、热稳定性好、弛度小、载流量大和耐腐蚀的特点。通过对其与普通钢芯铝绞线(ACSR)的性能比较,及其在南通电网上首次应用的介绍,研究了ACCC的施工、运行情况,以及在应用中存在的问题。

碳纤维复合芯导线在华东电网的应用分析

碳纤维复合芯导线是一种新型增容导线,它在机械、电气性能等方面都有突出的优势。通过对华东电网一条500kV线路的技术经济分析,论述了应用碳纤维复合芯导线增容改造线路,可以节省改造项目成本,但运行损耗比较大。在华东地区,基于不同的具体情况,可以利用碳纤维复合芯导线的性能优势,解决一些特殊环境下的线路增容问题。

碳纤维复合芯导线在电力传输线路上的应用

分析了当前架空输电线路用导线的发展状况、趋势和特点,重点阐述了新型碳纤维复合导线的特点,以及广阔的市场前景,建议尽快在输电线路特别是高压输电线路中推广使用。

增容导线在架空输电线路上的应用研究

架空输电线路增容导线是在架空输电线路上使用的特种导线。它具有良好的耐热特性,较高的运行工作温度等优点,能输送更多的电能。采用增容导线是提高线路输电能力的措施之一,具有良好的推广应用价值和前景。文章对增容导线的种类、结构、特性和应用情况等作了详细介绍和对比研究,并对其今后的发展作了评估。

碳纤维复合芯导线输电塔体系地震响应

基于碳纤维复合芯导线所具有的优点,运用数值模拟方法建立了碳纤维复合芯导线和传统钢芯铝绞线输电塔体系三维有限元模型,采用时程分析法,考虑了导(地)线的几何非线性,研究了一致激励和非一致激励地震作用下导(地)线输电塔体系的地震响应,得到了两种塔—线体系的塔顶位移和加速度、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度、导线轴力的时程曲线。结果表明,碳纤维复合芯导线—输电塔体系与钢芯铝绞线—输电塔体系相比,塔顶最大位移、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度均较小,一致激励地震作用与非一致激励地震作用的地震响应相差较大,非一致激励地震作用下比一致激励地震作用下的导线中点和挂点轴力大。

高压碳纤维复合芯导线输电线路热过载运行的风险评估方法

在负荷紧张或紧急调度等情况下,高压输电线路的输电容量易被过度提升,造成导线热过载运行风险。然而,当前钢芯铝绞线输电线路热过载风险评估方法不能直接用于碳纤维复合芯导线(ACCC)输电线路,因此无法充分挖掘该类倍容量导线的输电能力,同时也降低了线路的投资回报率,限制了ACCC输电技术的发展。为此,文中提出了一种高压ACCC输电线路热过载运行的风险评估方法。该方法首先通过热平衡原理和热电类比理论建立ACCC热路模型,并依据离线实验及多目标优化方法辨识模型参数;之后,通过线路在线测量数据,结合马尔可夫链方法对环境热阻序列进行随机模拟,并以此获得不同电流等级下的导线超温概率,进而实现导线过载风险的在线评估。以国产ACCC为对象,相关实验结果验证了所提方法的有效性。

碳纤维复合芯导线X射线图像标准化增强与缺陷检测方法

碳纤维复合芯导线能够大幅度提高输电线路输送容量,但由于不耐弯折等原因导致多发断线,严重危害线路运行安全。为实现对长距离输电线路进行在线缺陷检测,本文提出了碳纤维复合芯导线缺陷自动检测方案。该方案首先对碳纤维复合芯导线的X射线图像进行图像成像标准化,进行了导线弯曲补偿和亮度一致化矫正,提高了数据的一致性,为导线自动化分析提供条件;然后利用深度卷积神经网络技术进行缺陷检测。以双层铝股线类型的碳纤维复合芯导线X射线图像作为研究对象进行实验,结果证明该方案可快速自动识别导线缺陷。

基于弹性波的碳纤维复合芯导线结构健康监测系统

碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构不同于钢芯铝绞线(ACSR),传统的导线检测方法难以在ACCC导线上得到有效应用.为了保证电力系统运行的稳定性与可靠性,有必要对ACCC导线的结构健康进行快速、全面的检测.根据ACCC导线的结构与弹性波的传播特性,分析了弹性波的相速度、群速度及频散特性,采用虚拟仪器技术,提出了一种基于弹性波检测技术的ACCC导线结构健康监测系统.基于小波变换理论,分析了峰值到达时间的计算方法,研究了激励信号的波形、频率、幅值及波峰数的选择策略.根据弹性波的信号特征,进行了幅值衰减特性实验,研究了信号幅值随距离变化的规律与不同中心频率下的幅值变化特征,结果表明,激励信号的幅值在传播过程中随距离呈指数衰减.以ACCC/TW导线为实验对象,搭建实验平台,进行了损伤定位与损伤辨识,实验中定位的最大误差不超过4.28 cm.通过比较损伤的实际位置与结构健康监测系统的输出结果,表明所研究的系统能够有效地对ACCC导线损伤进行定位并具有良好的精度.基于功率谱密度的分析方法,实验研究了不同频率和不同损伤条件下的信号特征.结果表明,通过分析功率谱密度曲线的特征,实现了对ACCC导线不同损伤状态的辨识.