四分裂导线-间隔棒体系直流融冰时子导线不同步脱冰动力响应分析

为了研究覆冰导线在直流融冰过程下覆冰融化脱落问题,以LGJ-400/50输电导线为研究对象,应用ANSYS软件中LS-DYNA PrepPost模块采用非线性结构动力学模型,建立实际运行过程分裂导线体系有限元模型。在有限元分析过程中,考虑实际导线情况,采用SOLID45实体单元对导线进行分层建模,计算时采用生死单元法杀死覆冰单元,更加准确模拟融冰时的实际情况。目前对分裂导线脱冰研究大多将分裂导线等效成单导线进行计算,在实际融冰操作过程中,分裂导线体系存在不同步脱冰现象,需对不同子导线脱冰时的情况进行分析。结果表明,直流融冰下脱冰导线的跳跃高度比正常脱冰的跳跃高度小,导线脱冰跳跃高度及导线张力随融冰电流增加而减小;四分裂导线-间隔棒体系子导线不同步脱冰时,对角线两根子导线脱冰及下方两根子导线脱冰工况下,分裂导线体系较为稳定,其它工况子导线不同步脱冰时,四分裂导线-间隔棒体系存在横向摆幅,进而产生扭转风险,会造成导线磨损和断股事故发生。

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。

基于BPA法计算特高压直流输电线路合成电场

为研究特高压直流输电线路地面附近的离子流场问题,应用BPA法求解双极直流输电线路离子流场,结合逐次镜像法计算的标称电场,进而求得合成电场,并利用该方法计算了±800 kV直流输电线路的离子流场与合成电场问题,分析了导线对地高度、极间距、子导线半径对特高压直流输电线路合成电场的影响。此外,还对比了求解合成电场强度的电场线法。结果表明,BPA法求解离子流场准确有效,且计算效率大大提高;提高导线架设高度和增加分裂子导线半径均可改善地面附近电磁环境,而减小导线极间距能够降低地面附近的合成电场强度,但效果不明显。

考虑气动力作用的载流覆冰导线主共振及谐波共振分析

针对载流导线的非线性振动问题,在以往只考虑安培力的载流导线振动方程中引入了气动荷载。在此基础上进一步引入了受迫激励荷载,以研究动态风或相邻档导线对载流覆冰导线非线性振动特征的影响,建立了一种新的气动力-安倍力-受迫激励联合作用下的载流覆冰导线系统。推导出非线性振动方程,利用Galerkin方法将该振动方程转变为有限维度的常微分方程,采用多尺度法求解得到系统的非线性受迫主共振和亚谐波共振的幅-频响应函数。通过数值计算,分析了参数变化对系统受迫共振响应的影响以及受迫主共振定常解的稳定性。结果表明,考虑气动力的振动幅值和系统非线性较未考虑气动力时更小和更弱;线路参数的变化对导线的响应幅值和系统的非线性都有一定程度的影响;主共振和亚谐波共振的响应幅值随着激励幅值的增大而增大,共振峰值向着调谐参数σ的负值方向偏移,呈现出软弹簧特征并伴随着多值和跳跃现象;主共振时,随着调谐参数的变化,响应幅值则出现同步和失步现象。

装配式跳线线长通用精确计算方法

针对多分裂跳线安装精度要求高、高空作业量大、施工效率低以及安装工艺不美观等问题,通过对多分裂跳线装配式施工技术精确计算存在的误差进行数值分析,提出一种装配式跳线线长通用精确计算方法。首先,为减少跳线计算的输入参数,对跳线计算坐标系进行优化,建立具有普适性的通用坐标系。其次,对跳线串倾斜角进行受力分析并迭代计算,以提升跳线计算精确度,并优化耐张串下倾角计算方法。最后,采用数值模拟方法对多分裂跳线弧垂误差进行分层调整,确保多分裂跳线线束收敛在分裂间距之内,并创新性地提出一种跳线层间的弧垂调整方法。该计算方法能够提高多分裂跳线安装精度,减少高空作业量,大幅提升施工效率,节省导线用料,并满足成型后工艺美观需求。

紧凑型输电线异型分裂导线周围工频电场研究

基于二维有限元法研究紧凑型输电线路分裂导线周围工频电场并探讨提高计算精度的方法,计算对比了500 kV紧凑型线路导线表面最大平均电场强度和线路下方距地面1 m处的最大电场强度和走廊宽度,考虑了几种子导线异型排列方式。计算得出,子导线椭圆短轴水平排列优于对称排列,杆塔高度可适当降低。

多分裂子导线气动力系数风洞试验研究

为研究多分裂子导线气动力系数随雷诺数和风向角的变化规律,设计制作了模拟真实导线表面粗糙度的二、四、八分裂导线的刚性模型,进行了不同风速和风向角下的高频测力风洞试验,并与国内外已有结果进行对比。结果表明:雷诺数对多分裂子导线阻力系数的影响和单导线是不同的;来流上游子导线对尾流处子导线产生遮挡作用,尾流处子导线阻力系数随遮挡距离的减小而减小;尽管随着湍流度的提高,遮挡效应对阻力系数的影响被削弱,尾流处子导线阻力系数有所增大,但遮挡效应依然明显,子导线尾流干扰对阻力系数的影响不可忽视,建议规范在考虑遮挡效应后增加对子导线阻力系数的规定。

角度风作用下多分裂导线的干扰效应和阻力系数

采用风洞试验方法研究角度风作用下多分裂导线的干扰效应和体型系数,对比不同风速和湍流度导线和同直径圆柱的阻力系数,获得不同风向角下多分裂导线的子线和整体的阻力系数,并与规范及他人结果进行对比.研究表明,高风速下导线的阻力系数比光滑圆柱小13%,说明绞线外形可以减小圆柱的阻力系数;子线之间存在前后遮挡效应时后方子线的阻力系数显著减小,子线间距越小时阻力系数越小;存在显著干扰效应的风向角下多分裂导线的整体阻力系数较小;直径23.94 mm、间距400 mm的多分裂导线阻力系数包络建议值为:1.02(单导线和二分裂)、1.00(四分裂)、0.97(六分裂)、0.93(八分裂).

气体绝缘变电站母线结构参数对外壳暂态过电压影响分析

母线结构参数和等效模型的确定是分析气体绝缘变电站(GIS)母线系统外壳暂态电压(TEV)的基础。应用分离元法(PSEC)确定分箱式母线系统阻抗参数,根据传输线理论得到单相GIS母线系统集中参数简化计算模型。同时,采用数学解析方法分析了GIS外壳暂态过电压影响因素。并对不同母线结构下TEV进行仿真,得到其电压波形及幅频特性曲线,验证了简化模型的可行性。在此基础上,讨论电弧电阻、断路器断口电容、末节母线长度、接地线波阻抗及数量等结构参数对TEV峰值的影响。仿真结果表明,TEV是由多个频率分量组成的电压波,其峰值与母线末端电压基本成比例关系,电弧电阻可以延迟TEV出现的时间,降低断路器断口电容与接地线波阻抗,增加末节母线长度和接地线数量能降低TEV峰值。

导线偏离优化位置对大分裂间距线路电磁环境的影响

为抑制提高输送容量的大分裂间距线路的可听噪声与无线电干扰,可采用子导线优化排列的办法。为此,研究了单根子导线沿垂直于地面方向移动和相导线扭转对优化排列的大分裂间距线路电磁环境的影响。对猫头塔和酒杯塔的计算结果表明,中相的单根子导线移动、相导线整体扭转对无线电干扰、可听噪声的影响均大于边相导线。优化排列的大分裂间距线路,其单根子导线沿垂直于地面方向移动对电磁环境的影响与常规输电线路基本相同,但相导线扭转造成的影响要高于常规输电线路。以猫头塔中相为例,采用6×LGJ-240导线的优化排列大分裂间距线路,相导线每扭转10°,可听噪声与无线电干扰分别增加0.2和0.15dB。

山东电网500kV输电线路舞动治理新型子导线间隔棒的设计及应用

山东电网500 kV输电线路防覆冰舞动治理,对于同塔双回线路,采用安装相间间隔棒的防舞治理措施。在分析整串相间间隔棒结构的基础上,对容易发生破坏的子导线间隔棒的结构进行了优化设计,联合金具及合成绝缘子厂家,研制出一种新型子导线间隔棒,其机械性能除满足普通分裂导线间隔棒性能外,还充分考虑线路舞动时,相间间隔棒的轴向拉(压)载荷,试验结果证明各项机械性能指标均满足设计要求,已广泛应用在山东电网的舞动治理线路上。

±1100kV导线覆冰断线时V串偏移及不平衡张力分析

采用V串伸入塔身布置方案,可缩短±1 100 kV输电铁塔横担长度,降低塔重并减小走廊宽度。覆冰导线断线冲击时的V串偏移量是确定V串伸入塔身布置方案的重要控制因素,准确计算覆冰导线断线动态不平衡张力可为校核线路避雷器的结构强度提供依据。在通用有限元软件ANSYS中建立了±1 100 kV线路连续7档导线-V串体系模型,采用降温法施加导线初始张力,体系阻尼以Rayleigh阻尼形式施加,假定4根覆冰子导线同时发生断裂,通过杀死断线位置的导线单元来实现断线模拟。采用非线性瞬态分析方法,分别计算了考虑子间隔棒影响前后V串偏移量及挂点不平衡张力时程曲线。考虑子间隔棒影响时,覆冰导线V串偏移量和不平衡张力动态峰值,小于设计采用的静态、无子间隔棒模型计算值,即按设计取值确定的V串伸入塔身方案及断线不平衡张力偏于安全。

基于ANSYS的碳纤维复合芯导线空间最优布置方案研究

碳纤维复合芯导线JLRX1/F2A-400/50在提高载流量及降低杆塔荷载方面具有明显优势,但其较小的外径对导线表面场强产生不利影响。为使导线表面场强尽量小、场强分布尽量均匀,限制电晕放电和无线电干扰,本文利用ANSYS软件建立有限元仿真模型,系统研究了子导线按正方形、梯形及椭圆形(分竖式、横式)布置时,子导线的表面场强及场强的不均匀程度,最终确定了子导线最佳布置方案。研究表明,与传统的正方形布置方案相比,梯形方案并无优势,而长短轴比例为1.05的竖式椭圆布置为最优方案。

特高压同塔双回输电线路自然功率研究

提出"广义单回输电线路"的思路,将同塔双回输电线路的同名相视为一相。以此为基础分析计算了相序排列方式、导线分裂间距、导线分裂数及导线截面等对特高压同塔双回交流输电线路自然功率的影响并提出了导线分裂间距的优化建议。该方法也可扩展到任意多回的情况。

单相及单极多分裂导线起晕电压计算方法

为研究单相/单极分裂导线的起晕电压特性,采用手册法和模拟电荷法相结合,建立了分裂导线起晕电压的计算模型。考虑到分裂导线所在位置不同和子导线表面位置不同会引起导线上电晕放电的差异,采用手册法确定起晕时子导线表面的场强分布,然后用模拟电荷法得到了分裂导线起晕电压。理论计算结果与试验数据吻合较好,表明了该方法的有效性。最后,利用该方法讨论了分裂导线的几何尺寸,如分裂间距、子导线半径和子导线数目等对起晕电压的影响;仅从电晕特性的方面考虑,推荐了导线选型的最优方案。

特高压架空输电线子导线不同排列下场强仿真研究

降低分裂导线表面和周围场强,可以减小特高输电线下方电场对生态环境的危害。首先选取有限元法建立模型,计算架空输电线表面和周围场强;其次通过有限元法,计算子导线异型排列下的最大相导线表面平均场强、线下距地1 m处的最大场强和走廊宽度;最后对比分析数据,得出子导线椭圆长轴水平排列优于子导线圆形排列的结论。此仿真结果表明:倒三角架空线路八分裂子导线按水平椭圆排列可降低最大相导线表面平均场强、线下距地1 m处的最大场强和走廊宽度。研究结果若应用于架空输电线路中,可减小电晕损耗、无线电干扰水平和可听噪声,同时杆塔高度也可适当降低。

广东河台金矿高村至云西矿区运输平巷贯通测量

河台金矿高村矿区至云西矿区运输平巷贯通工程,其两端硐口相距2 995 m,需实际掘进2 445 m,采用相向掘进、中间贯通的方案施工,要求贯通接合面横向限差0.5 m,竖向限差0.2 m。该工程的控制测量分为地面和井下2个部分,地面拟采用5″支导线(包括三角高程测量)、井下拟采用7″支导线和Ⅰ级水准测量的方案施测。通过误差预计,贯通横向误差在0.262 m以内、竖向误差在0.076 m以内。贯通后进行了误差测定,得实际横向偏差为0.239 m、实际竖向偏差为0.040 m,达到了预期目的。

覆冰八分裂导线舞动过程中的次档距振动研究

为了给覆冰八分裂输电线路的舞动特性和防振提供参考,通过数值分析的方法分析了八分裂导线的次档距振动现象和特征,对比数值模拟结果,寻找各子导线间的运动轨迹及舞动幅值的异同。结果表明:覆冰八分裂输电线路各子导线在不同风速下舞动的方向均相同,但因受尾流干扰和气动载荷的影响,子导线在不同的风速下振动的幅值不相同,其舞动时程图极限为一个斜椭圆形。可见覆冰八分裂导线舞动过程中的次档距振动,可能会导致子导线发生碰撞,从而对特高压(ultra-high voltage,UHV)输电线路的安全运行造成危害。研究成果对特高压输电线路的舞动原理和防振的后续研究有一定的参考意义。

扩径耐热铝合金绞线在500kV变电站中的应用

江苏500 kV昆太变电站首次成功应用JLHN58K-1600型扩径耐热铝合金绞线。介绍了JLHN58K-1600型双分裂扩径耐热铝合金绞线的结构和性能,以及具体应用时需进行的载流量、无线电干扰、电晕电压、短路热稳定校验,还介绍了次档距选取的优化。

220kV垂直排列双分裂导线粘连原因及影响因素现场试验研究

针对近年广东电网多条220 kV架空输电线路出现垂直排列双分裂导线粘连的问题,通过开展导线粘连现场试验,研究分析垂直排列双分裂导线粘连的原因及影响因素。选取不同子导线初始间距、档距及导线使用张力的观测档,在不同运行电流的情况下,测量子导线间距值,记录粘连前后导线温度及电晕图片。试验结果表明:在同样的运行电流下,双分裂子导线发生粘连主要受初始间距值、档距和导线使用张力的影响,导线粘连后出现一定温升,并发出明显的机械振动噪声。为防止导线粘连,针对设计、施工和运行各阶段,提出了使用间隔棒,调理下子导线弧垂等技术措施。