考虑径向温差的架空输电导线的动态增容分析

为提高输电线路输送能力和输电导线的动态增容,对输电线的径向温升现象进行研究分析.以架空输电线为例,首先基于热平衡方程计算导线温度理论值,然后通过建立输电线温度场电磁耦合有限元绞合模型,计算输电线径向温度分布规律,研究不同因素的影响,最后结合温度场的分析结果,分析输电导线动态增容的效果,根据导线的温度分布计算最小的载流量.结果表明:输电线的径向温度分布不均匀,内部温度高,表面温度低;输电导线温度受到载流量、风速、环境温度及时间变化的影响,径向温差一般可达0.58～4.53℃,因此研究架空导线的径向温差,根据导线的温度分布计算保证安全运行的最小载流量,有利于提高输电导线的动态增容,保证线路的运行安全.     

高压架空导线的电流分布计算与载流量分析

为准确计算架空导线径向截面温度分布,需要确定交流场中导线的各层电流分布规律.文中根据钢芯铝绞线的结构特点,以及复合导体磁链之间的耦合规律,推导了架空导线内部各层导体的自感系数和互感系数,并求得流过每层导体的电流相量值,同时与数值计算结果进行对比,所得平均误差仅为3.56%.将计算的导体产热率施加到有限元模型来计算截面温度分布,并通过实验验证了所述方法的准确性.在此基础上分析了径向温度分布对载流量计算的影响,发现导体最高允许运行温度的位置结构不同时,可提高的载流量会有差异,对于线路增容具有借鉴意义.     

架空导线径向温差对弧垂计算的影响

建立了钢芯铝绞线径向温度场分布热路模型,利用有限元分析软件对不同载流值下导线截面的温度场进行计算,并分析了径向温差产生的原因,同时设计钢芯层和表层温度分布式实验进行验证.以实验结果为依据,讨论了不同的温差造成的弧垂计算误差,以及不同档距时的弧垂计算误差.研究结果表明:架空线径向温差随着载流量的提高呈增大趋势,自然对流情况下,表面温度70℃时,钢芯温度达到73.5℃,导致弧垂的计算误差逐渐扩大;在钢芯层和表层温差一定时,档距越大,计算误差越大,而相对误差越小.     

考虑节能导线的500kV输电线路全寿命周期成本评估

国家电网公司针对线路降损问题,提出3种新型节能导线,现已在110kV、220kV输电线路进行应用,但尚未在500kV线路中大规模使用.本文针对500kV线路提出了一种考虑导线性能影响的经济性评估方法.导线的电晕电阻引起的损耗影响运行损耗成本,导线弧垂、风偏引起的杆塔呼高、塔头尺寸的改变影响一次投资成本.考虑这些影响因素,构建输电线路全寿命周期成本评估模型,对3种节能导线及常规钢芯铝绞线技术经济性进行对比分析.结果表明,3种节能导线中全寿命周期成本为铝合金芯铝绞线最低,经济性最好,可作为500kV输电线路导线选型的首选.该研究成果可为节能导线在500kV线路的设计选型提供理论依据.     

耐热铝合金导线在输电线路中的应用

耐热铝合金导线主要是以（超）耐热合金层绞合特殊钢芯的结构。利用（超）耐热铝合金导电和特殊钢芯受力相结合实现了低弧垂和增容特性。在输电线路进行增容改造时只要更换导线,就能实现1.6～2.0倍的输送容量而不增加弧垂;在新建线路时采用耐热导线通过减少截面也可降低线路本体投资。分析了耐热导线与钢芯铝绞线的弧垂特性,探讨了线路载流量与温度弧垂特性的关系,提出了耐热导线使用的基本原则。     

基于有限元模型的谐波对钢芯铝绞线载流量影响的定量分析研究

伴随着新能源与电力电子设备的广泛接入，输电线路的谐波问题愈发突出。针对谐波对输电线路载流量的影响机理不清，定量分析手段匮乏等突出问题，本文提出了一种评估谐波对钢芯铝绞线（Aluminum con-ductor steel reinforced，ACSR）载流量影响的新方法。首先，通过使用贝塞尔函数求解ACSR的麦克斯韦方程组，推导ACSR内部电流密度分布的表达式，从而解析化的表征谐波与ACSR载流量间的作用机理。基于此，进一步利用热平衡方程建立输电线路载流量的解析表达式，从而定量评估谐波热效应对载流量的影响。理论分析结果表明，谐波的存在会降低ACSR的最大载流量，其作用机理为谐波下的交流电阻会使线路电阻增大，导致在同等线路温度下基波所产生的热量极值减小，从而使得最大载流量进一步降低。最后，在COMSOL软件中建立了ACSR的二维有限元模型，通过注入不同分量的谐波来验证该方法的有效性和准确性。     

碳纤维复合导线在架空线路工程中的研究和应用

碳纤维复合导线是一种新型架空线路导线,它具有强度高,导电率高．裁流量大、弛度小、重量轻等优点。该文结合实际工程,通过对碳纤维复合导线和普通钢芯铝绞线的技术性能比较研究,论述碳纤维复合导线在旧输电线路增容改造中的优势。     

大跨越架空输电导线钢芯铝股应力分布特性研究

准确评估输电导线运行张力的分层特性是大跨越输电导线选型设计的重要问题.以大跨越架空用特强钢芯高强铝合金AACSR-EST500/230型导线为例,考虑股线泊松比影响,提出了大跨越输电导线股线轴向张力计算方法,建立了大跨越输电导线三维结构有限元实体模型,通过耦合同层和相邻层节点模拟各层股线之间的接触边界条件,重点研究了运行张力作用下输电导线钢芯和铝股的空间应力分布规律,并与理论结果对比分析,探讨了导线比载与钢芯铝股张力比的相关关系.结果表明:在轴向张力作用下,钢芯承担了约60%张力,铝股共承担了40%张力,其张力比约为3∶2,且钢芯和铝股的张力从内至外各自呈增大趋势;大跨越输电导线在悬挂点处的铝股应力强度高于跨中,距离悬挂点越近,股线应力受边界约束影响越大;输电导线相邻层股线的轴向应力峰值呈现相位差;随着导线比载的增加,钢芯和铝股的张力比呈增大趋势.     

基于四阶矩法的输电线路抗风可靠度分析

风荷载是输电线路设计的主要控制荷载,因此改进输电线路在风荷载下的可靠度分析具有重要的意义.选择等高悬挂点的架空导线为研究对象,以大风作用为气象条件,选择风速和结构强度为相互独立的随机变量,利用实用的四阶矩法求得结构的可靠指标,并且引入功能函数的峰度和偏度进行分析.另外结合新型材料碳纤维复合芯导线,计算其可靠指标,并与常规的钢芯铝绞线的结果进行对比.结果表明:实用四阶矩法的可靠指标可取;高阶统计参数可以全面描述功能函数,指导结构设计;提高结构强度可以大幅度改善结构的可靠性;另外新型导线的可靠指标相比常规导线大大提高.因此可将可靠度分析的实用方法应用于架空导线的结构设计中.     

架空输电线路的暂态热平衡模拟

在有限元方法的基础上,根据输电线路的温升变化的过程,进行具体的分析,得出影响温升的变量,包括风速、风的偏向角度、导线的电流、周围温度、日光的作用等因素,都对输电线路从暂态到稳态的时间产生重要的影响;结果显示:风速对从变化时刻到达到稳态所需的时间起着至关重要的作用,能够使时间迅速的减少;随着风向角度的增加,达到稳态的时间迅速地减少,直到增大到60°后对时间的影响不大;暂态所需时间对载流量的变化比较敏感,当载流量发生变化时,达到稳态的时间存在巨大的变化;周围的温度以及日光的作用,对此影响几乎可以忽略。     

浅谈接触线、承力索导线截面选择及接触网工作温度确定

接触导线允许载流量大小与环境温度、风速、工作温度、工作温度时的交流电阻等诸多因素有关。本文通过接触网载流量计算、牵引网电流分配关系,得出接触网的最佳工作温度,为接触线、承力索导线截面选择及工作温度的确定提供了一种方法。     

基于暂态等效风速系数的高压架空线路载流量估计*

基于等效风速系数的架空线路载流量估计方法无需风速和风向参数,具有计算简单和精度高的优势;但由导线稳态热平衡方程推得,使用时要求线路温度和等效风速系数处于稳定状态,一定程度上限制了方法的精度。为此,提出一种基于暂态等效风速系数的线路载流量估计方法。首先利用导线非稳态热平衡方程计算暂态等效风速系数,再结合马尔科夫链方法模拟导线在不同电流下的温度变化,最后通过概率方式估计线路载流量。利用导线载流温升实验平台对所提方法进行了实验验证。结果表明,即便导线温度和风速系数处于波动状态,所提方法也可在不依赖风速和风向条件下,准确估计线路载流量。     

架空线路断股缺陷的轴向温升特性及识别方法

运行中的户外架空输电线路断股缺陷将引发局部过余温升,温度极大值出现在缺陷处,并向无缺陷区域迅速衰减。基于温度分布的红外热成像技术能识别断股缺陷程度,但不同的风速会显著影响观测对象表面温度,为红外热像检测带来困难。为研究低风速下架空线路断股处轴向温度分布,以LGJ-240/30钢芯铝绞线为例,在重庆大学输配电装备及系统安全与新技术全国重点实验室的人工气候室对其进行热循环试验。通过人工破坏制造断股缺陷,利用自制集风装置调节风速,交流大电流发生装置提供稳定的焦耳热源,得到断股数对线路缺陷背侧最大温升与轴向无缺陷区域温差的影响规律,并基于此提出风速为1～3 m/s时,线路断股数红外识别方法,最后通过在雪峰山能源装备安全国家野外科学观测研究站进行自然实验对该方法进行验证。结果表明：架空输电线路发生断股后,缺陷温度极大值与非缺陷区域正常温度的轴向温差随风速增大迅速减小;轴向温差θ和风速u拟合关系式中,描述传热项的拟合系数b随载流量、断股数增加而增加;在低风速条件且线路载流量为360、480及600 A,断股数大于3时,通过提出的方法断股数识别准确率大于90.1%,断股缺陷识别率大于94%,解决了低...     

沙尘暴期间运动尘颗粒对高压输电导线施加的应力预测

针对沙尘暴期间输电导线动力学行为分析中运动粉尘颗粒对高压输电导线施加的应力预测,以引入的粉尘颗粒与输电导线的碰撞概率为基础,应用弹性碰撞模型和颗粒运动方程对碰撞时间予以定量预测,提出一种基于粉尘颗粒和输电导线尺度、粉尘质量浓度及流场作用的粉尘颗粒对输电导线施加应力的计算方法 .揭示了以上因素对应力的影响规律:应力随粉尘颗粒的速度近似呈线性增大;随输电导线的半径近似呈线性增大;随粉尘颗粒的半径近似呈指数形式减小.结果表明,在输电线路设计中,不仅要考虑风荷载,还需考虑运动粉尘颗粒的作用.     

高强度稀土锅合金导线

该导线的创新点通过在电工铝中加入微量的镁、硅、铁、稀土多元素，用特定的工艺方法，配置成铝合金，经倾倒式的浇铸、护外连续精炼除气、连铸连轧的同时进行铝合金杯的淬火处理，再经高速拉丝和温度均匀的连续时效处理，解决铝合金导线的技术难点——导线易脆断的质量问题，并在达到较低的电阻率、较高的延伸率的条件下提高铝的强度，借助铝合金强度高，重量轻的特点，制成铝合金绞线替代钢芯铝绞线，用于输电线路．达到较好的社会经济效益．铝合金绞线与钢芯铝绞线相比较可以节约占导线重量则％的钢丝，其运行时无电磁损失，强度高、量量…     

海拔对电晕笼中导线直流电晕特性的影响

我国第一条±800kV特高压直流输电线路的建设已经启动。电晕效应是特高压输电线路设计中所考虑的关键问题之一,海拔对直流导线电晕影响规律是特高压直流输电线路设计的依据。本文利用大电晕笼和型号为630/45的钢芯铝绞线为试验模型,分别在低海拔和高海拔两个试验基地进行试验。     

嵌入制热材料的自制热导线防冰

为了解决现有高压输电线路防冰技术的不足,提出了一种能实现防冰功能的自制热导线设计方法,简要介绍了其防冰的原理.根据传热学分析了导线传热机理,并对覆冰环境进行热平衡分析,建立了导线温度场方程,提出了自制热导线临界防冰电压计算式.应用有限元分析软件对自制热导线进行热学稳态仿真,结果验证了导线温度场方程和临界防冰电压计算式的正确性.研究了环境对导线钢芯温度、临界防冰电压和等效对流换热系数的影响规律.结果表明:风速和环境温度是影响导线钢芯温度、临界防冰电压和等效对流换热系数的主要因素.     

超高压输电导线疲劳强度衰减规律

 钢芯铝绞线疲劳破坏是一个损伤不断累积、强度逐步下降的过程。导线的疲劳强度随其所受的动载荷和导线振动次数的增加而下降,当导线的剩余强度等于此时的动弯应力时,导线发生疲劳断股。因此,研究导线的剩余强度对导线疲劳断股及导线损伤具有重要意义。本文结合超高压输电导线结构特性及受力特性基于非线性强度退化模型推导出了钢芯铝绞线的疲劳剩余强度模型,并根据国际大电网会议中给出的较为保守的导线S-N曲线计算得出了模型中相关参数。通过对导线疲劳剩余强度模型进行实例分析说明了该模型的可行性。研究表明,导线强度衰减程度与载荷加载次数呈非线性关系,不同载荷下导线强度衰减速度不同,导线强度衰减量与导线振动强度及导线振动时长呈正相关,同一载荷下导线强度衰减速度随着载荷加载次数的增加而变快。     

输电导线空气动力特性研究进展

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.     

基于全寿命周期的输电线路设计

传统的输电线路设计仅考虑线路的电气和机械性能,缺乏对经济、环保和再利用等性能的综合评价.从工程项目全寿命周期的角度对输电线路工程设计流程进行分析,采用工程估算法计算输电线路全寿命成本的现值.通过模糊综合评价方法,对输电线路设计中的7项属性进行权重与评价.以慈溪-浒山110kV输电线路工程为例,对导线的选型进行LCC计算分析,结果表明LGJ-300/40钢芯铝绞线方案经济最优.