针对典型输电线路在风场作用下的舞动问题,提出了考虑气动阻尼效应的覆冰输电线路舞动动态分析方法。在ABAQUS有限元软件中建立了覆冰四分裂导线的有限元模型。进而利用用户定义的索单元,通过有限元方法施加了气动载荷,将空气动力施加到各子导线的索单元上。根据美国输电线路设计规范提出的ASCE No.74气动阻尼计算方法,进行了输电线路的舞动计算。根据数值模拟结果探讨了风速和线路档距对四分裂导线舞动幅值、轨迹的影响,并与不考虑气动阻尼效应的计算结果进行了比较。结果表明,气动阻尼对覆冰四分裂导线舞动有影响,且在大风速工况下对大档距线路舞动特性显著。本文认为在计算舞动时,气动阻尼的影响不可忽略。

针对覆冰四分裂导线气动特性、舞动特性研究的缺乏,进行了覆冰四分裂导线风洞试验,并系统地研究了覆冰四分裂导线的舞动特性。首先进行了覆冰四分裂导线风洞试验,得到了覆冰四分裂导线的气动力系数,接着采用等效替代法得到了覆冰四分裂导线中心轴处的等效气动力系数,再结合Den-Hartog横向驰振机理分析了覆冰四分裂导线等效气动力系数的稳定区。基于Hamilton原理,推导了二自由度覆冰导线的舞动方程,并求得了气动力系数的三次拟合曲线一般表达式。根据风洞试验得到的气动力系数,系统地研究了覆冰四分裂导线的舞动特性。结果表明:由于尾流效应的存在,相同材料的子导线的气动力系数却存在明显的差异,因此考虑覆冰四分裂导线中某一根子导线的舞动特性并不能反映覆冰四分裂导线整体的舞动特性;覆冰四分裂导线开始振动时主要以z轴方向的位...

为了解决风洞试验求覆冰输电线在风荷载下的气动系数成本高、耗时长的问题,提出了一种预测气动系数的BP神经网络方法。使用试凑法对BP神经网络模型进行调参训练,选择8×8、10×8、10×16的BP神经网络模型。以训练好的BP神经网络模型为基础,先预测了新月形、扇形覆冰单导线在不同风速下的气动系数,再预测了无覆冰、新月形、扇形覆冰四分裂导线在不同风速下的气动系数以及新月形覆冰四分裂导线在不同覆冰厚度下的气动系数,最后与风洞试验所测结果以及线性插值的结果对比。结果表明BP神经网络的预测结果与风洞试验结果拟合程度较线性插值结果好,相似度很高,BP神经网络预测方法具有可行性。

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...

基于Hamilton变分准则推导了第一档与第二档输电线路的动力学方程,接着以绝缘子串为参考对象建立转动方程,根据变形协调准则获得两档导线耦合偏微分方程组。引入气动荷载,采用Galerkin法将偏微分方程组转化为常微分方程组。采用多尺度法求得两档导线模型的位移响应表达式,并开展算例分析。结果表明第一档与第二档输电线路的频率近似满足1∶1关系时,需考虑两者之间的共振效应,即不能将两档输电线线路模型简化为单档输电线路模型;但当两者不满足此比例关系时,可将两档输电线路模型简化为单档输电线路模型,从而提高工作效率。本文的结论亦适用于多档输电线路舞动特性的研究。

首先基于Hamilton变分准则推导了覆冰导线三自由度耦合动力学方程组,接着采用两种离散方法离散动张力应变,一种是直接使用Galerkin法离散,另一种是先将动张力应变等效处理,然后再使用Galerkin法离散。由风洞试验测得新月形覆冰四分裂导线的气动力系数,并将各子导线的气动力系数等效,接着利用泰勒展开式拟合气动力系数,选取攻角55°进行舞动分析。基于Runge-Kutta法得到两种离散方法下的位移响应曲线,通过对比这两者位移响应曲线的差别,发现不同的离散方法对系统的相位、频率以及振幅皆有一定程度的影响。本文研究有助于理论建模的完善,并能给予实际工程一些指导。

我国输电线路工程普遍具有线路长、跨度大的特点,传统的输电方式难以满足输电工程的要求,所以目前的研究集中在了特高压直流和特高压交流输电技术.这种特殊的输电方式实现了大跨度送电,但输电导线气动参数更为复杂,风荷载下的参与变量增多.而在风荷载激励下,输电导线易发生次档距振动和舞动两种振动现象,这直接影响着电网的运行安全.分析导线在风荷载作用下的空气动力特性是研究输电线路风致振动机理的基础.因此,为了能准确掌握提高输电线路可靠性与稳定性的关键技术,科研人员从多方面对输电导线的空气动力特性进行了严谨的研究.对此进行了归纳与梳理,这为扩展交、直流输电技术以及输电导线的风致振动防治提供了研究思路.

通过覆冰四分裂导线与单导线风洞试验,得到了4种不同工况下的空气动力系数,接着采用等效替代法得到关于四分裂导线中心轴的等效气动力系数,再将该系数与相同条件下进行风洞试验所得的单导线气动力系数作对比。结合Den Hartog横向驰振机理与Nigol扭转稳定机理,分析了等效后覆冰四分裂导线的稳定区与不稳定区,并将其与单导线的稳定区与不稳区作对比,分析了两者的失稳。本文所得结论能对覆冰导线舞动研究与仿舞技术研究有一定的参考价值。