脱冰跳跃情况下输电线路运行风险分析及抑制措施研究

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输电线路覆冰脱落会引起线路的振荡,导致输电线路产生跳跃,使得输电线路脱冰相发生不平衡张力、线间距离减小的情况,会导致金具损坏,发生放电事故。在自然条件下覆冰输电线路易发生脱冰跳跃事件,给电力系统的安全稳定运行带来了极大挑战。本文通过有限元仿真研究了不同脱冰方式下线路的跳跃幅值及动态张力变化情况,同时分析了导线工频电场强度的变化规律,对输电线路发生脱冰跳跃时的运行风险进行分析,提出输电线路脱冰跳跃的抑制措施。为研究不同脱冰方式对线路跳跃幅值及动态张力的影响。首先建立输电线路脱冰跳跃的仿真模型,对输电线路的初始构型进行了研究,利用斜抛物线进行输电线路初始构型的计算,对覆冰荷载进行模拟,得到输电线路的有限元仿真模型。然后根据不同脱冰条件,研究均匀脱冰、不均匀脱冰、不同步脱冰条件下输电线路的响应特性,分析了覆冰厚度、脱冰率、脱冰位置、脱冰时间及脱冰顺序对线路跳跃幅值及张力的影响。结果表明输电线路中部不均匀脱冰对线路位移影响较为严重,发生不同步脱冰时,相邻档线路张力会出现差异。结合脱冰线路的跳跃幅值仿真计算结果,采用麦克斯韦方程在静态场的特殊形式来建立高压输电线路电场的数学计算模型,搭建输电线路工频电场仿真计算模型。通过与现有理论计算结果进行比较,验证本文仿真模型的准确性。提出一种输电线路脱冰时线间距离的计算方法,利用根据所得到的脱冰条件下输电线路跳跃幅值变化,计算出发生脱冰跳跃后导地线间的最小间距,并进行输电线路的工频电场仿真计算。结果表明脱冰发生后,线路周围电场分布不再均匀,地线处的电场强度显著增加。为分析输电线路发生脱冰跳跃情况下的运行风险,提出利用输电线路最高运行相电压与间隙放电电压的比值及冲击倍数来分析输电线的运行风险。为研究导线相间放电的风险性,针对实际非水平排列的三相输电线路进行建模仿真,其三相导线呈三角形排列,计算单相线路同时脱冰时的跳跃幅值及动态张力变化。最后对线路脱冰跳跃的抑制措施进行研究,考虑相间间隔棒的抑制作用,对比加装间隔棒前后,输电线路脱冰跳跃的幅值变化。结果表明紧凑型输电线路发生单相脱冰存在放电风险,加装相间间隔棒可有效降低线路跳跃幅值。
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