流场-离子流场双向耦合作用下±800 kV高压直流输电线路离子流特性

高压直流输电线路离子流计算是输电线路设计及电磁环境评估的重要内容,线路电晕放电离子流与流体之间的双向耦合是其本质特征,目前离子流计算方法均未考虑离子流场与流场之间的双向耦合特征且难以应用于复杂风环境下的离子流计算。为此,该文考虑流场(流体方程)与离子流场(离子输运方程)之间的耦合关系,建立高压直流输电线路流场-离子流场双向耦合模型,采用有限元方法计算±800 kV高压直流输电线路地面合成电场和离子流密度的分布特性,计算结果与实验测量结果吻合较好,验证所建模型的有效性。基于此,重点研究不同风速和风向对±800 kV高压直流输电线路地面合成电场与离子流密度的影响规律。同时,考虑导线风偏和混合风对离子流场的影响,获得±800 kV高压直流输电线路在风偏和混合风影响下地面合成电场和离子流密度的分布规律。结果可为高压直流输电线路的设计及电磁环境评估等提供参考。

风荷载对导线应力弧垂和绝缘子摇摆角影响研究

风荷载是架空输电线路设计主要的控制荷载之一,与导线力学特性和塔头电气间隙密切相关。与国内之前的输电线路设计规程相比,修订后的设计规程及国际电工技术委员会相关标准均考虑了脉动风效应,因而同一设计风速对应的风荷载并不相同,该变化会对导线弧垂和塔头风偏计算产生影响。基于灵敏度分析方法,研究导线应力、弧垂和绝缘子串摇摆角随风荷载变化的规律,考虑控制气象条件、杆塔Kv值等因素的影响。结合工程实例,分析并验证方法的有效性。

典型覆冰导线脉动气动力特性及风偏响应

为了研究冰风工况下导线的风偏响应特性,通过刚性模型高频天平测力风洞试验,测定D形和新月形覆冰导线气动力的平均值和脉动值,获得两类覆冰导线的气动力系数随风攻角的变化规律,验证了覆冰导线顺风向脉动风荷载的准定常假定.利用频域计算方法,研究两类覆冰导线的风偏特性.从覆冰导线气动力和风偏特性两方面对我国规范相关规定的合理性进行研究.结果表明,覆冰导线气动力受覆冰形状和风攻角的影响很大;D形覆冰导线在某些风攻角工况下的风偏响应接近大风工况下的裸导线;我国现行输电线路设计规范忽略覆冰形状和风攻角等因素对导线气动力的影响,对导线的阻力系数取单一值,这种规定不尽合理;采用规范风荷载计算得到的覆冰导线风偏响应在大多数工况下偏小.

超高压输电线路风偏闪络及导线风荷载取值讨论

根据某超高压输电线路风偏闪络故障气象信息和线路结构参数可开展故障分析。当采用规范建议的单摆模型进行检验时,计算结果远小于发生闪络故障的风偏角阀值,据此可认为规范的导线风荷载参数取值以及刚性直棒法存在一定的不安全因素。因此,建立四跨绝缘子串–导线耦合体系有限元模型,采用时域法分析不同基本风速下绝缘子串的风偏角极值,对风偏角极值与基本风速关系式进行拟合以预估风偏闪络的临界风速,并讨论了风压不均匀系数α和风荷载调整系数βc的取值。结果表明:基于拟合公式得到的故障塔处发生风偏闪络的临界风速介于实测事故风速区间内,略小于设计基本风速;刚性直棒法没有考虑风速脉动的影响,且规范规定的风压不均匀系数α偏小,从而大幅低估了大风下导线风偏响应;当α取1.0,βc取1.2时,本线路基于刚性直棒法的计算结果接近有限元动态风偏计算结果,更符合实际情况。

紧凑型线路档距中央线(相)间距离的选取

目前国内采用的单回路紧凑型线路相导线分裂根数多，线（相）间距离小，因而档距中央线（相）间距离的选取就成为决定紧凑型线路技术参数的关键问题之一。文中根据国内外有关资料对500kV紧凑型线路档距中央线（相）间距离的选取进行了综合论述与验证，并结合工程情况提出相间间隔棒的安装建议，如按操作冲击耐压强度的要求，其不应小于4．85m。文章认为，500kV紧凑型线路线（相）间距离采用6．7m时，档距在600m及以下的可不必安装相间间隔棒；档距大于700m时需安装相间间隔棒；档距在600-700m之间时，在风口等特殊地段需安装相间间隔棒。

粘合式裹冰输电导线气动力特性及风偏响应分析

在严重覆冰状态下,分裂导线往往因子导线间存在过桥覆冰而形成粘合式裹冰,使输电线路受风面积显著增加和气动外形劣化。为研究粘合式裹冰和子导线独立裹冰二分裂导线的气动力特性,开展了刚性模型高频天平测力风洞试验,并进一步分析了两种覆冰类型下气动力特性对舞动稳定性和风偏响应的影响。研究结果表明:(1)粘合式裹冰导线的升力曲线尖峰突降较小,在大攻角情况下平均升力系数远大于独立裹冰情况;(2)在170°风攻角附近,独立裹冰二分裂导线的平均扭矩系数大于粘合式裹冰情况;(3)两类覆冰导线顺风向脉动风荷载均符合准定常假定;(4)竖向舞动时独立裹冰导线的稳定性更差,而扭转舞动时粘合式裹冰导线更为不利;(5)在相同风速和线路条件下,粘合式裹冰导线的风偏响应较独立裹冰导线大,对导线风偏更不利。

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。

特高压线路脉动风风偏特性及抑制措施仿真

输电线路在运行过程中容易受到风力作用而发生风偏,特高压紧凑型输电线路由于本身相间距离较小,更易受风偏影响出现电气或机械事故。线路在自然环境中运行受到的风载荷具有脉动成分,其对导线风偏的影响不可忽略。因此,有必要研究在包含脉动成分的风载荷作用下线路的运动特性,从而采取有针对性的抑制措施。本研究通过自编程软件仿真计算了稳态风和脉动风作用下三相导线发生风偏不同期摆动时的最小相间距离、不平衡张力和悬挂点张力,研究了风偏特性与风速、档距和冰厚之间的关系。结果表明,与稳态风相比在脉动风作用下可能出现的最小相间距离更小,可能出现的悬挂点张力和最大不平衡张力更大,不利于线路的长期安全运行。脉动风条件下覆冰导线的最小相间距离与档距长度呈负相关,随覆冰厚度的增加先减小后增大。同时发现,对于容易发生相间闪络的大档距架空输电线路,通过合理配置相间间隔棒能够对脉动风作用下覆冰导线的风偏起到较好的抑制作用。