特高压输电塔悬挂式绝缘子串（组）的风致振动研究

摘要

随着国民经济工业水平的提高，特高压输电塔系统在电力系统中的应用越来越广泛。特高压输电塔具有高度高、跨度大等特点，而悬挂在横担上的绝缘子串的风致振动的研究就显得非常有必要。
　　本文就建立在这样的现实需要的情况下，运用有限元分析技术，对特高压输电线路绝缘子串的风偏角在不同的工况组合下进行了一个对比分析研究。本文首先对风偏的基础理论进行了介绍，然后利用AR自回归模型对具有动态特性的湍流风荷载进行了时程模拟。采用了ANSYS有限元软件分析了绝缘子串在平均风和湍流风各自作用下的风偏特性。最后还对棒形和盘形绝缘子串两类常见的绝缘子串在某因素改变的情况下进行了风偏的对比分析。
　　数值模拟的结果表明，在静态的平均风的单独作用下，不考虑湍流风作用，利用有限元方法计算的绝缘子串的风偏程度和利用传统刚体静力学方法计算的的绝缘子串风偏程度接近。利用AR自回归模型法，在MATLAB软件中实现了对风速中湍流风部分的风速时程模拟，得到了几类不同风速湍流风作用下的风偏角。考虑湍流风对结构的动力作用，利用有限元方法计算的绝缘子串的风偏程度相比于利用传统刚体静力学方法计算的绝缘子串的风偏程度来说结果较大。提出在输电线路绝缘子串的风偏设计中，应当加大对动态风对结构动态放大作用的考虑，以保证结构物有更大的安全冗余。本文分析了常见的棒形复合绝缘子串和盘形陶瓷绝缘子串在平均风作用下，由于串长的改变而对绝缘子串风偏的影响，得出两类绝缘子串随着串长的增加，风偏角都会减小。同样串长的两类绝缘子串，在所受作用相同的情况下，棒形复合绝缘子串的风偏程度要大于盘形绝缘子串。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 湍流风场的模拟

1．2．2 绝缘子串风偏计算研究概况

1．3 课题研究目标、研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容及拟解决的关键问题

第2章 悬垂绝缘子串风偏基础理论

2．1 引言

2．2 悬挂式绝缘子串的风偏分析

2．2．1 弦多边形法

2．2．2 刚体静力学方法

2．3 风荷载的取值与计算

2．3．1 悬挂式串风荷载取值

2．3．2 导线风荷载取值

2．3．3 导线竖向重力荷载的取值

第3章 电线湍流风场的模拟

3．1 引言

3．2 大气边界层风场的一般特征

3．3 平均风的一般特征

3．4 湍流风的一般特征

3．4．1 纵向湍流风功率谱

3．4．2 湍流风的空间相关性

3．5 湍流风场的仿真模拟

3．5．1 AR模型线性滤波法

3．5．2 输电线湍流风场的模拟

第4章 悬挂式绝缘子串风偏分析

4．1 引言

4．2 建模简述

4．2．1 有限元建模参数的选择

4．2．2 输电导线的建模

4．3 静态风作用下的风偏

4．4 动态风作用下的风偏

4．4．1 悬挂式串-线模型模态分析

4．4．2 悬挂式串动态风偏角分析

4．5 重锤式均压环对悬挂式棒形串的减振作用分析

4．5．1 重锤式均压环相较于传统重锤片的优点

4．5．2 加装重锤式均压环的悬挂式串的风偏分析

第5章 重锤式均压环对两类悬挂式串风偏对比分析

5．1 两类悬挂式串风偏分析

5．1．1 建模过程简述

5．1．2 串长因素改变对风偏的影响

5．1．3 风攻角因素改变对风偏的影晌

5．2 重锤式均压环对两类串的风偏分析

5．2．1 建模过程简述

5．2．2 串长因素改变对加装重锤式均压环悬挂式串的风偏分析

5．2．3 风攻角因素改变对加装重锤式均压环悬挂式串的风偏分析

5．3 本章小结

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文