架空输电线路暂态热平衡模拟及风险评估

摘要

随着经济的发展以及电力需求的不断增加，对电网安全运营提出了越来越高的要求，电网在不同环境下的安全运行成为了研究热点。论文运用热力学和流体力学的理论，数值模拟了架空输电线路暂态热平衡状态，并针对重庆市某条输电线路的运行状态，对其进行了安全风险评估。主要研究工作如下：
　　（1）用热力学以及流体力学相关理论，建立了架空线路暂态热平衡的计算模型。构建了基于环境因素的几何模型及相应的边界条件和初始条件，并对其进行网格无关性验证。
　　（2）数值模拟了架空输电线路暂态热平衡的变化特性。在70℃的安全限制温度条件下计算得出，随着导线温度的升高安全时间逐渐减少。计算结果表明，影响安全时间的主要因素有风速、风向角、载流量、环境温度以及日照强度。研究结果显示，风速加快了导线与外界环境之间的对流换热，安全时间随着风速的增大迅速增加；风向角分解风速后得到的有效风速起到对导线表面降温的作用，风向角越大安全时间越少；载流量的变化会引起焦耳热增加，暂态安全时间会迅速的减少；环境温度变化1℃稳态的温度也随着变化约为1℃，暂态安全时间随着环境温度的升高减少。日照强度对安全时间影响基本可以忽略。
　　（3）运用层次分析法，基于数值模拟的结果及实时监测的数据进行风险评估，研究结果给安全运营提供了理论基础。

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1 绪 论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 论文主要工作

2架空输电线路计算模型

2.1 几何模型

2.1.1 边界条件

2.1.2初始条件

2.1.3 网格无关性验证

2.2 架空输电线路热力学模型

2.2.1 输电线路的电流发热

2.2.2 日照吸热

2.2.3 太阳能模型

2.2.4 对流散热

2.2.5 辐射散热

2.2.6 辐射模型

2.3 架空输电线路流体力学模型

2.3.1 数值求解

2.3.2 湍流模型

2.4 本章小结

3 架空输电线路暂态热平衡数值模拟

3.1架空输电线路暂态热平衡模拟

3.2.1 风速对暂态热平衡的影响

3.2.2 风向角对暂态热平衡的影响

3.2.3 载流量对暂态热平衡的影响

3.2.4 环境温度对暂态热平衡的影响

3.2.5 日照强度对暂态热平衡的影响

3.2 模拟结果讨论

3.3 本章小结

4 架空输电线路热平衡风险评估

4.1风险评估方法

4.2模型应用

4.3本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附 录