大跨越高压输电塔线体系风致振动的研究与进展

通过对大跨越高压输电塔线体系风致振动近20年来国内外研究成果的总结,阐述了高压输电塔线体系在风荷载下结构振动特性研究的发展历程.首先简要介绍了高压输电塔线体系风致振动的研究内容和现状,然后从风致振动的研究对象、风致振动的机理和风致振动的分析方法3个方面,分别探讨了高压输电塔线体系风致振动研究发展的现状和所面临的问题,最后对塔线体系风致振动研究的未来趋势进行了展望.     

新疆高耸塔架建筑的抖振研究

以某大型输电塔架为工程实例,采用数值风洞试验与有限元计算相结合的方法,以新疆阿拉山口大风区不同高度处的风速时程作为荷载,研究了高耸输电塔架的抖振响应.输电塔的平均三分力系数在导线平面方向上明显大于垂直于导线平面方向,但其扭矩的作用较小.输电塔架下部风振作用的脉动特性强于上部,其各节点对附近其他节点的风振特性的影响程度与节点之间的距离密切相关,距离越近,干扰越强,反之则越弱.输电塔架的柔性越大,脉动风的作用就越显著,必须进行风致振动的分析.     

风致输电线路故障问题分析

结合了我国有关抗风设计的规程规范,总结了输电线路在风荷载的影响下,在运行过程中产生的各种故障,如微风振动、舞动、风偏故障、大风故障、次档距振荡和杆塔结构疲劳及破坏等。论述了风致输电线路各种故障的形式、形成原因、以及工程中所采取的措施。     

交直流特高压线路无线电干扰和可听噪声产生机理及本征特性研究2013年度报告

交、直流特高压输电线路导线电晕放电会产生较强的无线电干扰和可听噪声问题,这已成为交直流输电线路设计和运行中的决定因素之一。基于电磁场理论、气体放电理论、电声学理论,该研究电晕放电产生无线电干扰和可听噪声的机理,进而建立交、直流特高压输电线路电晕放电与无线电干扰和可听噪声的关联特性,最终获得交、直流特高压线路无线电干扰和可听噪声的特性及计算方法。目前已经取得了部分研究成果,初步完成了2013年度预期目标,主要成果包括:(1)基于单点放电、尖板放电、脉冲放电、导线放电等实验模型,初步获得了电晕电流的时域和频域统计特性,开展了电晕电流的传播模型研究,提出了电晕放电初始电流波形的确定方法和无线电干扰的时域建模方法;(2)基于电晕放电可听噪声的近距离测试方法及时域测试技术,获得了单点电晕放电产生的可听噪声的时域波形,分析了声场的传播特性,初步获得了单点放电可听噪声时域波形与电晕放电初始电流时间波形的关联特征;(3)基于电晕放电模型,提出了电晕放电空间电荷运动的数值模拟方法,建立了电晕电流微观分析模型;(4)基于直流特高压电晕笼的大量试验,获得了正、负极性直流导线的可听噪声频谱规律,提出了采用8 k Hz分量法预测可听噪声A声级的方法;(5)研究了特高压直流长试验线路与短试验线段无线电干扰和可听噪声的转换关系,提出了利用短试验线段测量数据估计输电线路无线电干扰和可听噪声的方法;(6)对交流特高压试验示范工程输电线路的无线电干扰进行了长期监测,获得了冬季和夏季无线电干扰的统计特性,通过统计分析,初步获得了特高压交流线路无线电干扰、可听噪声的经验公式。2013年度的研究成果,对后续可听噪声产生机理的研究及可听噪声的预测方法的研究奠定了较好的实验基础,为后续无线电干扰特性及产生机理研究奠定了理论和实验基础。     

基于阻尼耗能原理的高压输电塔风振抑制方法

由于输电线路的风致振动可降低输电杆/塔、导线和金具连接件的疲劳强度,严重时可导致倒杆/塔、断线等事故,对基于阻尼耗能原理的风振抑制措施进行研究.首先,采用有限元分析软件ANSYS,分析输电塔-线体系的风致振动响应;然后,提出基于阻尼器耗能原理的输电塔振动抑制策略,根据杆塔的结构特点,设计并比较分析多种阻尼器布置方案对风振的抑制效果.最后,在广东省某线路上实施该方案,在2012-08“启德”台风登陆期间,在9～10级台风(风速21～24 m/s)时,监测到输电塔的振动加速度.研究结果表明:将阻尼器布置在塔身中上部主材上可以更有效地消耗风振能量,控制风振幅值;采用该方案测得“启德”台风登陆期间输电塔的振动加速度下降60％～70％,为输电线路防强风灾害防治、提高线路容灾能力提供了一种有效方法.     

覆冰八分裂导线舞动过程中的次档距振动研究

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,从而对特高压输电线路的安全运行造成危害。研究结果为特高压输电线路的舞动原理的研究和防振提供参考。     

特高压交流同塔双回输电线路损耗特性研究

在对特高压交流同塔双回输电线路损耗特性进行研究时,需计算输电线路损耗值,传统方法需通过实测方式获取输电线路损耗值,而受到压等级和导线方式的影响,当前还没有有效的实测方法,实现困难。为此,提出一种新的特高压交流同塔双回输电线路损耗特性研究方法。对某地区双回1000kv和双回500kv特高压交流同塔双回输电线路进行研究。采用π型等效电路对输电线路进行描述,依据电路分析结果对输电线路电阻损耗进行计算。依据不同天气下电晕损耗计算原则,在采集大量实验数据的基础上,提出一定范围内输电线路单位长度电晕损耗计算公式。研究不同天气环境、输送量、输送距离、负载率对输电线路损耗的影响。得出以下结论：4分裂导线单位长度电晕损耗低于8分裂导线;下雨情况下电晕损耗显著高于干燥情况下的电晕损耗;输电线路损耗率随输送量无显著变化,随输送距离的增加而增加,随负载的增加而增加,1000kv输电线路损耗率随复杂率的涨幅比500kv输电线路低,优势高。     

基于电晕损耗计算的特高压交流同塔双回输电线路损耗特性

在对特高压交流同塔双回输电线路损耗特性进行研究时,需计算输电线路损耗值,传统方法需通过实测方式获取输电线路损耗值,而受到压等级和导线方式的影响,当前还没有有效的实测方法,实现困难。为此,提出一种新的基于电晕损耗计算的特高压交流同塔双回输电线路损耗特性研究方法,对某地区双回1 000 kV和双回500 kV特高压交流同塔双回输电线路进行研究。采用π型等效电路对输电线路进行描述,依据电路分析结果对输电线路电阻损耗进行计算。依据不同天气下电晕损耗计算原则,在采集大量实验数据的基础上,提出一定范围内输电线路单位长度电晕损耗计算公式。研究不同天气环境、输送量、输送距离、负载率对输电线路损耗的影响,得出以下结论:4分裂导线单位长度电晕损耗低于8分裂导线;下雨情况下电晕损耗显著高于干燥情况下的电晕损耗;输电线路损耗率随输送量无显著变化,随输送距离的增加而增加,随负载的增加而增加,1 000 kV输电线路损耗率随复杂率的涨幅比500 kV输电线路低,优势高。     

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。     

声子晶体导线的振动带隙特性

为了解决超、特高压输电线路的舞动问题,提出了一种由导线、间隔棒、弹簧振子组成的声子晶体导线。基于导线的振动微分方程与Bloch理论,建立了计算声子晶体导线振动能带结构的传递矩阵法,进而通过计算发现声子晶体导线在舞动常发的频率范围内具有局域共振型带隙特性。为了验证该带隙特性,以四分裂导线为例,应用有限元法计算了有限周期声子晶体导线的振幅和频率响应特性。结果表明,在带隙的频率范围内导线振动响应具有明显衰减,为输电线路减振防舞提供一种新思路。