一种抑制输电线路次档距振荡的新型阻尼间隔棒及其减振效果分析

次档距振荡是风的尾流效应引起多分裂导线在次档距范围内振动现象,成为危害输电线路安全稳定运行的一种主要灾害。为了减轻输电线路次档距振荡,提出并设计一种新型阻尼间隔棒。首先通过建立振动平衡方程分析新型阻尼间隔棒的吸振和减振机理,详细探究阻尼比、固有频率比和质量比的变化对其减振性能的影响规律,同时利用数值方法建立新型阻尼间隔棒–分裂导线体系的有限元模型,研究新型阻尼间隔棒对次档距振荡的减振效果,通过与普通间隔棒的减振效果对比发现,安装新型阻尼间隔棒的中间档距导线中点水平和竖向位移大幅减小,新型阻尼间隔棒对输电线路次档距振荡具有明显的减振作用。最后对新型阻尼间隔棒的结构参数和安装位置进行优化和设计,给出新型阻尼间隔棒的重球质量、弹簧刚度和阻尼系数的取值以及阻尼间隔棒的不等间距安装布置方案。

500 kV超高压交流变电站分裂导线间隔棒优化设计

内蒙古地区17座500 kV超高压交流变电站电晕放电的观测结果表明,变电站内分裂导线间隔棒表面电晕放电最为剧烈。为有效抑制分裂导线间隔棒表面电晕放电,首先建立分裂导线间隔棒有限元模型进行仿真计算,然后提出分裂导线间隔棒结构优化设计方案。结果表明:内蒙古地区500 kV变电站现用的曲率半径R_(1)=40 mm、R_(2)=10 mm的间隔棒表面最大电场强度位于线夹头部曲率半径R_(2)圆弧段处,且大于起晕场强,为降低间隔棒表面的电场强度,采取改变间隔棒线夹头部曲率半径R 1和R 2的方法。仿真结果表明,相比增大R 1,增大R 2对于降低间隔棒线夹头部电场强度的效果更加显著。因此,将间隔棒线夹头部曲率半径R 2由10 mm增大至20 mm时,可以满足内蒙古地区500 kV超高压交流变电站分裂导线间隔棒防晕要求。为对计算结果进行验证,在中国电力科学研究院开展分裂导线间隔棒起晕特性试验,验证间隔棒线夹头部曲率半径分别为R_(1)=40 mm、R_(2)=10 mm和R_(1)=40 mm、R_(2)=20 mm时的起晕特性,所得试验结果与计算结果一致。因此可说明,经过优化后的分裂导线间隔棒具有较好的电晕特性。

双分裂线路短路电流作用下间隔棒载荷特性分析

为研究双分裂线路发生短路故障时间隔棒的载荷特性,结合电力系统分析方法、载流导体电磁力理论和有限元方法,提出模拟发生短路故障时分裂导线和间隔棒动力响应的数值方法。针对双分裂线路,利用该方法对短路电流、导线型号、档距、间隔棒排布方式、子导线分裂间距、初始张力、高差和风速等对间隔棒受力特性的影响进行了参数分析。结果表明,数值模拟得到的间隔棒动力载荷最大值在短路电流较小时小于规程计算值,在短路电流较大时大于规程计算值,参数分析结果可为间隔棒的设计和安装提供重要依据和参考。

高寒地区500kV输电线路导线间隔棒损坏原因分析及治理

呼伦贝尔地区多条500 kV输电线路发生了导线间隔棒金具磨损缺陷,分析认为是该地区冬季气温低、导线年平均运行应力大、没有进行差异化防风设计导致的,并提出了通过加装防振锤、减小次档距、采用新型导线间隔棒等方式进行差异化改造,提高线路抗风害水平。

220kV输电线路分裂导线粘连分析与处理方法

我国大多数地区的远程输电线路以220 kV为主,因分裂导线可以抑制电晕放电、减少线路电抗而被广泛使用,但分裂导线粘连是一直需要解决的问题。本文分析了导线粘连出现的原因和影响导线粘连发生的各种因素。以220 kV兰腾双回路输电线路为例,对于发生了导线粘连的线路加装间隔棒后造成的影响进行分析,分裂间隙进行了校验,证明了拆除间隔棒后能够维持分裂导线不发生导线粘连,提出更换导线排列方式和重新放线加大弧垂的方法,解决分裂导线的导线粘连问题。

三相导线三角形排布线路相间间隔棒防舞研究

采用数值模拟方法研究三相双分裂导线三角形排布线路相间间隔棒防舞方案设计。针对300 m档距双分裂线路,数值模拟分析在风荷载作用下导线的舞动特征,设计4种相间间隔棒安装方案,并对各种方案的防舞效果进行模拟研究,得到设计三相导线三角形排布线路相间间隔棒防舞方案时需同时考虑导线垂直和水平振动模式的原则。基于此原则,设计400 m和500 m档距线路相间间隔棒布置方案,数值模拟进一步验证了其防舞效果。

安装间隔棒的双分裂导线微风振动分析

为了分析安装了间隔棒的双分裂导线微风振动强度,研究了利用有限差分法(FDM)分析微风振动的关键技术。基于能量等效原理,将实测的输电线自阻尼功率等效成为粘滞阻尼系数,将输入风功率等效成为微风激励力。推导了分裂导线-间隔棒体系动力微分方程,利用四阶有限差分格式求解动力方程得到导线的最大振幅;根据振幅和曲率的关系推导了输电线动弯应变幅值沿输电线的分布规律。通过某220kV双分裂导线算例分析:未安装间隔棒时,有限差分结果与能量平衡法分析结果吻合较好;安装了间隔棒的情况下,有限差分法能够反应间隔棒刚度、阻尼对分裂导线微风振动的影响,并且可以考虑由于子导线振动差异导致的相互拉扯效应。

分裂导线-间隔棒体系的覆冰脱落研究

针对分裂导线–间隔棒体系的覆冰脱落问题,建立了该体系的有限元模型。分析了分裂导线与合成单导线的覆冰脱落的差异以及分裂导线和间隔棒数量不同时的单根子导线脱冰时的响应。结果表明,如果要将n分裂导线的覆冰脱落问题用合成单导线来等效,则合成单导线的直径和覆冰厚度均要扩大n倍;脱冰档内的响应最大值一般位于最靠近跨中的位置;通常用来抑制导线舞动的间隔棒布置方法和布置间距的建议,在抑制由脱冰引起的间隔棒扭转问题上也有较好效果。

输电线路档距组合对覆冰导线动态特性的影响分析

为更深入地研究输电线路塔线系统动态特性,完善各项参数对覆冰导线及杆塔的影响规律,采用模拟实际线路的3自由度多档距组合动态程序进行典型线路的仿真模拟计算。通过控制变量法,得出了档距组合对于塔线系统不平衡张力的影响规律,并探讨了现有的相间间隔棒的安装策略对于杆塔及相邻档导线的影响。仿真结果表明,发生风偏时,线路的不平衡张力随档距的增大而不断加大,且增大的幅度也不断上升;发生脱冰跳跃时,不平衡张力随档距的增大而增大,且脱冰档档距与非脱冰档档距对不平衡张力的影响不同;发生导线舞动时,杆塔两侧的不平衡张力随档距的增大而增大,但舞动档档距和未舞动档档距对不平衡张力的影响波形不同。同时发现,采取现有的相间间隔棒安装策略,相间间隔棒的安装对于相邻档的影响不大,能够有效减低导线舞动幅值,而且不会增加塔线系统的力学负担。

基于视频监测的输电线路舞动信息提取与频谱分析

输电线路舞动在线监测和特征提取是舞动灾害预警的关键。针对采用分裂导线的(超/特)高压输电线路,提出了一种舞动信息提取与舞动分析的新方法。从视频中捕获每帧图像,选择分裂导线间隔棒为特征物进行边缘检测;通过自动搜索定位各帧图像中间隔棒轮廓位置,计算得到间隔棒中心坐标,以及间隔棒X、Y方向瞬时位移与偏移(距离)的时间序列;最后利用频谱分析得到导线舞动的主频和幅值,探测到主频为0.403 Hz的明显周期信号,舞动幅值相对误差<5%。结果表明,该方法能够有效分析导线舞动的特征和规律,可为输电线舞动灾害预警提供参考依据。

安装相间间隔棒的输电线防风偏设计有限元分析

针对安装相间间隔棒的输电线风偏这一强迫振动问题,建立了线路风偏的非线性静力学、动力学计算模型,将无条件稳定的Newmark法与荷载增量法相结合,对水平两相分裂导线初始静平衡状态以及风偏状态下的非线性动力学响应进行数值模拟,得到了导线位移响应及张力变化规律,并就线路安装相间间隔棒后对次档距振荡产生的影响进行了模拟计算。计算结果表明安装相间间隔棒后对相导线风偏有一定的抑制作用,而且相间间隔棒的安装对分裂导线次档距振荡振幅影响不大。所得结果可为特高压输电线路防风偏设计和研究提供参考。

1000kV紧凑型输电线路相间间隔棒力学特性仿真分析及配置

与常规线路相比,紧凑型线路在缩小线路走廊占地和提高输送容量方面具有明显的优势,其在结构上最大的特点就是相间空气绝缘距离小,为保证其运行安全,需要在相间加装相间间隔棒。为研究1 000kV紧凑型线路用相间间隔棒的配置,利用清华大学编制的输电导线多档3自由度模型的计算软件,对1 000kV紧凑型线路在加装相间间隔棒前后各种外力作用下的动力响应以及导线的静态张力和弧垂进行了分析。计算结果表明,在1 000kV紧凑型输电线路上加装一支结构高度14m,芯棒直径55mm的相间间隔棒能够有效抑制其在短路电动力和大风激励下的不同步摆动,并且加装相间间隔棒对导线张力、弧垂的影响都在允许范围内,线路仍然可以安全运行。

阻尼间隔棒及双摆防舞器对特高压架空输电导线覆冰舞动特性的影响

为了能够准确分析和评价阻尼间隔棒与双摆防舞器对大截面、多分裂特高压输电导线覆冰舞动的影响,首先依据防舞器分布特性,将二者的质量和转动惯量沿导线分布情况定义为狄拉克函数形式,再通过曲梁建模方法得到描述覆冰导线运动的常微分方程,并以6?1 250 mm2导线为例进行了非线性振动特性分析。结果表明,二者的优化参数及安装、布置方案会对特高压输电导线的分布质量、阻尼特性等结构参数产生影响,进而改变其覆冰舞动特性;对二者进行合理优化设计和配置,不仅可以提高特高压导线系统的临界失稳风速,增强其抗风能力,亦可在实际风速略大于临界失稳风速时获得良好的抑舞特性。为特高压输电线路及其金具的设计工作提供了有效的理论参考依据。

风害区域分裂导线间隔棒失效机理分析

为了了解极端风害区域输电线路分裂导线间隔棒的磨损失效机理,以新疆达坂城附近某750kV六分裂导线间隔棒为例,结合现场走廊的风速监测数据,采用视频方法分析了分裂导线的运动轨迹,并从化学成分、显微组织分析了失效间隔棒的材料情况,进而进行了宏观力学试验及结构分析。结果表明,长期的风致振动直接导致分裂导线间隔棒的磨损失效,失效间隔棒的机械强度明显低于标准值,且磨损失效与运行时间呈负相关关系。在此基础上,提出了分裂导线间隔棒的选型建议。

大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力学模型

为了从理论上揭示大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力响应,针对大跨越高压输电导线分裂布置型式的线路覆冰情况,采用等效单根导线代替分裂导线,利用能量法,建立了覆冰断线的冲击动力学模型。以某大跨越高压输电线路的一个典型耐张段为例,应用该模型计算导(地)线覆冰断线和未覆冰断线工况下对铁塔造成的冲击响应。研究表明:覆冰断线造成的冲击动力响应远大于未覆冰断线情况,覆冰断线冲击响应不容忽视。该模型可为大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力响应试验分析与数值计算提供理论依据。

分裂导线用间隔棒能耗

间隔棒作为高压线路中的一种常用金具,其节能性关系着整个网络的节能。为此,对间隔棒的能耗机理进行了分析,利用有限元软件建立间隔棒运行状态下的数学模型,分析其磁场和电场的分布,并对间隔棒通流状态下的能耗进行测试。仿真结果表明:间隔棒表面的电场强度低,电晕损耗小,且在400A负荷电流下的涡流损耗约为0.5W,仅为每m导线损耗的1.3%。经与试验对比发现,仿真计算的涡流损耗与实测值较为符合。同时试验结果表明在不同负荷电流下其损耗并无明显变化,与线损相比可忽略不计。以上分析表明,间隔棒本身的能耗值在整个电网中所占的比例很小,只要间隔棒按标准要求进行制造,即具有节能金具的特征,无需考核其节能量。

差异化设计控制变电站电晕噪声

节能环保是金具的发展的方向,金具电晕放电不仅产生恼人的噪声也造成不必要的电能损耗。典型设计使得变电站模块化,然而不同变电站由于采取不同的母线截面,使得母线间隔棒的通用性受到限制。而间隔棒自身电气特性设计存在的不足,也难以满足不同区域变电站的需要。为此,针对多个典型化设计变电站的母线噪声和电晕紫外成像的测试结果分析,得出变电站500kV母线二分裂间隔棒是构架区域主要噪声源的结论。并通过对所采用的间隔棒结构三维有限元模型的仿真计算,指出这种金具结构存在的不足,并给出了改进的建议。改进后的间隔棒的表面电位梯度可以控制在与母线导线相似的水平,由此可充分降低构架区域的电晕噪声。

变电站分裂导线弯曲性能研究

变电站用分裂导线的弯曲力学性能对耦联电气设备的地震响应有重要影响。为获取考虑导线弯曲刚度的分裂导线弯曲力学性能,该文提出基于链式梁约束模型（chained beam-constraint-model,CBCM）的分裂导线弯曲刚度理论模型。在链式梁约束模型的基础上,分裂导线弯曲刚度理论模型考虑集中力的影响、间隔棒的约束作用及分裂导线的几何约束。利用该模型对一些典型算例及一些分裂导线参数进行分析,分裂导线弯曲刚度模型结果与已有试验结果及有限元结果吻合较好。表明提出的分裂导线弯曲理论模型具有一定的有效性,能用于分裂导线弯曲力学性能的研究。

双分裂导线间隔棒防舞数值模拟研究

采用ABAQUS软件建立三角形及垂直排布三相双分裂线路有限元模型,对安装的间隔棒舞动防治效果进行模拟研究。模拟安装间隔棒前后线路在稳定风场及随机风场中的舞动响应;通过对比分析稳定风与随机风作用下导线位移响应及运动轨迹说明研究间隔棒防舞效果时考虑随机风场的必要性。基于随机风场中安装的间隔棒前后导线动力响应幅值,分析间隔棒对三角形、垂直排布双分裂线路舞动防治效果。

分裂数及金具对特高压导线扭转刚度特性影响试验研究

多分裂导线是特高压输电线路中常用的导线形式。为了能够明确线夹回转式间隔棒和压重式间隔棒等防舞金具对导线束扭转刚度的影响,采用试验方法,对在多种金具安装工况下多分裂LGJ-500/45导线扭转刚度特性进行了测试研究。分析并揭示了防舞金具的类型、安装方式和数量对分裂导线扭转刚度的影响规律。结果表明,档距不变的情况下,间隔棒安装越密集,导线的扭转刚度反而会变小;安装两种防舞器时,导线-防舞器系统的扭转刚度区别不大;多分裂导线的扭转刚度具有不可忽视的非线性特征。