分裂导线间隔棒体系覆冰脱落的数值模拟研究

摘要

电网是支撑国民经济快速发展的重要生命线工程,架空输电线路则是电网的重要部分,负责电能的传输、调节和分配。通常作用在输电线路中的外部荷载包括风荷载、地震荷载、覆冰荷载、温度荷载以及基础的不均匀沉降等。以往的冰灾调查表明:覆冰荷载是输电线路最大的威胁之一。所以,输电线路的覆冰脱冰及其动力响应研究具有重要意义。由于实际工程中输送电能的干线主要为高压线路,其导线多是分裂导线,分裂导线由于多分裂的型式和间隔棒的存在,其覆脱冰响应要比单根导线复杂得多。过去对输电线路覆脱冰的研究多局限于单根导线的情况,所以非常有必要针对分裂导线开展其覆脱冰响应的研究。
　　 本文首先提出分裂导线一间隔棒耦合体系的空间有限元模拟方法,针对分裂导线与合成单根导线的覆冰和脱冰等代性问题进行了探讨,给出了分裂导线与合成单导线覆冰厚度的等效公式。其次,本文计算了三档导线体系中间档单根子导线整档脱冰以及中间档单根子导线上单段次档距脱冰两大类不均匀脱冰的工况,并得出各自体系的动力响应规律。最后,对影响分裂导线扭转稳定性的初始扭转刚度的因素进行了有限元分析,得出了各种因素对初始扭转刚度的影响规律。
　　 研究表明:在均匀覆冰的条件下,计算整档同时脱冰时导线的位移和应力时,分裂导线可以等效为合成单根导线进行计算,导线等效直径和等效覆冰厚度均为分裂导线的√n倍。当某根子导线发生整档脱冰时,脱冰档内的最大值响应一般都位于最靠近跨中位置;而不同次档距发生脱冰时档内最大值响应的规律却并不明显。通常用来抑制导线舞动的间隔棒布置方法和布置间距的建议,在抑制由脱冰引起的间隔棒扭转问题上也有较好的效果。分裂导线的初始扭转刚度是其本身的固有属性,与导线的扭转角度及外荷载大小无关,其大小受子导线间距、张力水平等因素的影响比较大。