论文部分内容阅读
输电线路覆冰是极为严重的自然灾害之一,严重威胁电网的安全运行。国内外学者对导线覆冰模型及覆冰程度监测方法做了大量研究,但多针对单导线而忽略了分裂导线和单导线覆冰特性的差异。由于分裂导线尾流区及间隔棒的束缚作用,分裂导线和单导线的覆冰特性和偏心覆冰扭转规律差异明显。因此,分裂导线覆冰程度的表征方法有别于单导线,需根据分裂导线覆冰特性来研究其整体覆冰程度的表征方法。本文的研究对覆冰线路覆冰机理的研究、覆冰程度的监测及除冰融冰方案的制定等具有重要的理论参考和工程指导意义。 本文利用FLUENT软件计算了分裂导线周围两相流场分布,分析了覆冰时间、环境因素和分裂导线结构对分裂子导线碰撞特性的影响。环境因素为风速、水滴中值直径;导线结构为导线直径、子导线间距。并结合控制体思想,建立了导线覆冰形状的实时预测模型。冰层力矩对偏心覆冰单导线和分裂导线扭转作用存在差异,这是由导线刚度的不同造成的。根据分裂导线的覆冰特性,本文提出了表征其整体覆冰程度的方法,并在人工气候室内进行了试验验证。主要有以下结论: ①尾流区的“遮蔽效应”是造成分裂子导线覆冰特性差异的主要原因;分裂子导线的碰撞系数均随覆冰时间增大而减小,随风速、水滴中值直径(MVD)的增大而增大,并逐渐趋于饱和;在一定范围内,碰撞系数随导线直径的增大而减小;碰撞系数的差异随子导线间距的增大而减小。 ②结合控制体思想,建立了导线表面覆冰量和覆冰形状的实时预测模型,该模型与Ping Fu模型结果较为吻合。上风侧子导线的覆冰量大于下风侧子导线,覆冰区域基本一致。覆冰量的差异随着风速的增大而增大,随温度的减小而增大,但MVD的变化对两者差异影响不大。并结合人工气候室进行了试验验证。 ③冰层力矩对偏心覆冰导线有扭转的作用,而分裂导线和单导线扭转规律存在差异,这主要由导线扭转刚度的不同所造成。相同覆冰厚度时,分裂导线的冰层扭转角度小于单导线。因此,为简化导线覆冰形状计算模型,分裂导线可忽略冰层扭转的作用,而单导线覆冰形状预测模型必须加以考虑。 ④根据分裂导线的覆冰特性,本文提出两种表征其整体覆冰程度的方法:等效圆柱法、旋转圆柱体覆冰厚度法。结合人工气候室进行了试验验证,结果发现:等效圆柱法能够反映分裂导线覆冰增长规律;分裂导线覆冰量和旋转圆柱体覆冰厚度、覆冰密度之间的关系可表示为:M=(A+Bρ)·(b2+db)。