【摘 要】
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架空输电导线处于工作状态时,其内部将会流过高压电流,产生大量的焦耳热,使导线内部温度升高,并且输电线路的工作环境多位于野外,自然界中的风速及环境温度直接作用在导线上,也会对导线内部的温度产生影响。当导线的温度发生变化时,也必将对导线内部的应力分布产生影响。同时,输电导线运行时,受外界风速风向的影响,会产生微风振动现象,长时间的振动将会导致导线发生疲劳损伤,影响导线的使用寿命。而目前对于导线微风振动
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架空输电导线处于工作状态时,其内部将会流过高压电流,产生大量的焦耳热,使导线内部温度升高,并且输电线路的工作环境多位于野外,自然界中的风速及环境温度直接作用在导线上,也会对导线内部的温度产生影响。当导线的温度发生变化时,也必将对导线内部的应力分布产生影响。同时,输电导线运行时,受外界风速风向的影响,会产生微风振动现象,长时间的振动将会导致导线发生疲劳损伤,影响导线的使用寿命。而目前对于导线微风振动疲劳寿命的研究,大都未考虑导线内部温度的影响。基于以上原因,本文以LGJ-400/50钢芯铝绞线为研究对象,对导线处于不同风速、环境温度及载流量情况下的导线内部温度分布进行研究,在此基础上对导线考虑温度作用的内部应力分布进行分析,最终基于Miner疲劳准则对考虑不同温度及径向温差作用下的导线微风振动疲劳寿命进行研究。本文具体研究工作如下:（1）根据导线热平衡理论,对导线不同载流量下的钢芯及铝股产热率计算,并以此为基础采用计算流体动力学CFD软件Fluent对建立的LGJ-400/50钢芯铝绞线有限元模型进行共轭传热分析,分析结果表明:导线内部温度随风速的增大而减小、随载流量的增大而增大,并随环境温度的增大而线性增大,同时导线内部各线股层之间还存在有径向温度差。（2）基于Fluent数值分析中得到的导线内部温度场数值模拟结果,分别对不考虑运行张力以及考虑运行张力情况下的导线内部温度应力进行分析,研究表明:当不考虑运行张力时:载流量每增加50A,钢芯层、第一层和第二层以及第三层铝股的平均应力分别增加5MPa、3.5MPa、3MPa以及2MPa左右;风速的增大会使导线平均应力减小;环境温度的改变使导线内部最大应力位置发生了改变。当考虑运行张力时:环境温度每升高10℃,钢芯层的平均应力约升高9MPa,第一层、第二层以及第三层的铝股平均应力分别降低约2.5MPa、1.5MPa以及1MPa;导线内部径向温差每升高5℃,钢芯层的平均应力减小约3MPa,第一层铝股的平均应力减小约0.6MPa,而第二层和第三层铝股的平均应力则升高约1MPa。（3）根据考虑运行张力下的导线温度应力模拟结果,以能量平衡原理为基础,结合风速风向分布概率,基于Miner疲劳累积损伤准则,对考虑温度作用下的导线疲劳寿命进行预测,研究结论为:导线的疲劳寿命随环境温度的升高而增加,随导线径向温差的增大而减小。
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