连续档架空线路动态风偏的多刚体模型

针对传统静力学分析方法无法计算架空线路的动态风偏响应、有限元方法模型复杂且运算时间长等问题,提出一种大风工况下连续档架空线路动态风偏的多刚体计算模型。首先,将架空线路绝缘子串视为质量均匀分布的刚性直杆,根据导线在风偏均值处摆动固有频率不变原则推导得出导线等效刚体模型,通过来流风与架空线路的相对运动考虑气动阻尼,运用分析力学方法,建立连续档架空线路动态风偏的多刚体模型与计算方法;其次,采用随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport相干函数模拟脉动风场的空间分布,通过工程实例计算架空线路多刚体模型的动态风偏响应变化规律;最后,对多刚体模型进行模态分析,并将多刚体模型与传统静力学方法、有限元方法计算得到的工程实例风偏响应结果进行比较,验证多刚体模型的准确性与效率性。研究结果表明:架空导线自身柔性对绝缘子串风偏响应影响较小,连续档架空线路动态风偏多刚体模型能够准确高效地计算架空线路绝缘子串风偏角的动态响应变化规律,并可以有效呈现连续档架空线路中各个绝缘子串风偏运动的相对位置变化;相较于传统静力学分析方法,多刚体模型可以考虑架空线路风偏响应的动态特性,能够计算最大风偏角;相较于有限元方法,多刚体模型运算时间少,计算效率高。

坡型风攻角下绝缘子串动态风偏响应特性

为系统性研究坡型风攻角作用下绝缘子串动态风偏响应特性,提出一种坡型风攻角下绝缘子串动态风偏计算模型与响应特性分析方法。首先,基于导线风偏摆动固有频率不变原则建立导线等效模型,选取两侧导线作用位置施加外部载荷,构建坡型风攻角下绝缘子串动态风偏计算模型;其次,以动力学方程与功率谱法为切入点,推导得到风偏模型的幅频特性函数与响应均方值,分析绝缘子串风偏均值与摇摆幅值对不同坡型风攻角和不同线路结构的变化特性;最后,通过工程实例与有限元模型进行对比,验证了绝缘子串动态风偏模型与风偏响应特性分析方法的正确性。研究表明:绝缘子串风偏响应均值、摇摆幅值与坡型风攻角呈正比,摇摆固有频率与坡型风攻角呈反比;随风攻角度增加,风偏均值斜率不变,摇摆幅值斜率增加,工程设计中风偏放大系数的选取应考虑风攻角的影响。研究结果可为架空线路防风偏设计提供参考与理论支持。