架空输电线路雨凇覆冰过程关键影响因素研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 1次 | 上传用户:xiaozhao550
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在输电线路雨凇覆冰过程中,导线表面冰层的生长方式为湿增长,输电线冰层表面存在未冻结的液态水,这是输电线路雨凇覆冰过程最典型的特征。分析输电线路雨凇覆冰过程的影响因素,能够提高输电线路雨凇覆冰增长模型精确性,对于保障输电线路正常运行,具有重要的理论意义与实际的工程价值。针对目前输电线雨凇覆冰增长模型存在的不足,本文基于改进的论输电线雨凇覆冰增长模型,结合导线表面水膜的运动,对影响输电线雨凇覆冰的因素进行了分析,论文主要工作与结论如下:1)在无风工况下,导线表面水膜主要受到重力、表面张力与分子间作用力作用。在重力、表面张力与分子间作用力的共同作用下,导线左右两部分表面水膜呈现对称分布的形态;当考虑导线表面粗糙度时,不平整的表面阻碍了水膜的流动,部分破裂的水膜逐渐收缩形成分散的液滴,水膜分布呈现分片不连续形态,导线下半部分水膜厚度相对均匀并呈现圆弧状;2)在风载荷作用下,根据导线的运动情况定义了导线固定和导线振动2种工况,并分析了导线表面水膜厚度峰值位置、水膜厚度峰值分布范围、水膜厚度峰值出现时间等参数在不同工况下的变化。在导线固定工况下,风速对导线表面水膜厚度初始峰值的位置和分布宽度影响较小,而导线表面水膜出现明显凸起时对应的时间随风速的增加而缩短;在导线振动工况下,表面水膜运动具有明显周期性,其主频与导线一阶振动频率接近;3)基于输电线表面水膜初始形态,综合环境温度、风速、空气中液态水含量、导线直径和导线内部传输电流,分析了这些因素对输电线雨凇覆冰质量、密度与轮廓的影响。当环境温度低于-10℃并逐渐降低时,输电线表面覆冰类型将从雨凇逐渐过渡至混合凇,最终将转变雾凇;随着风速、过冷水含量与导线直径的增加,单位时间内导线表面覆冰质量增长速度提高;当导线电流从100A增加至500A时,由于焦耳热效应,覆冰初期输电线表面温度较高,导线表面存在较多未冻结的过冷水滴,过冷水滴汇聚形成水膜,并在风载荷作用下沿导线迎风面铺展,导线覆冰外形变得扁平,形成典型的D型覆冰截面。
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