特高压输电线路多分裂导线次档距振荡研究

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发展大容量、长距离、高效率的特高压输电线路对保障我国经济社会发展具有战略意义。但是特高压线路分裂导线空气动力特性复杂,易发生由尾流屏蔽效应引起的次档距振荡,从而导致导线磨损疲劳,甚至造成线路断股短路。作为生命线工程特高压输电线路发生这类故障后果十分严重。然而,目前输电线路设计中对于次档距振荡的控制主要依赖于经验公式,有必要对特高压输电线路次档距振荡展开系统性研究,以确保线路运行安全。本文在前人的基础上对多分裂导线次档距振荡规律展开了研究,具体研究内容如下:  1.根据计算流体动力学理论采用分离涡(DES)湍流模型研究单导线的气动力特性以验证数值方法的可靠性;对六分裂导线尾流屏蔽效应进行分析,研究了分裂间距和风攻角的影响;通过对导线气动力系数拟合得到了多项式和指数形式的气动力模型,并给出背风导线的风速和风荷载的计算方法,为次档距振荡研究提供基础。  2.基于驻波理论得到了分裂导线振荡时能量耗散的表达式;根据风荷载对导线做的功获得风能输入表达式;由能量平衡推导了计算次档距振幅的能量法公式,并研究了次档距长度、分裂间距、导线平均运行张力和阻尼等因素对次档距振荡的影响。  3.建立12自由度的六分裂导线振子模型,采用逐步积分法求解导线的动力响应,对影响次档距振荡的参数进行敏感性分析。  4.建立六分裂导线有限元模型,研究次档距振荡的影响因素及相应规律,并研究了不同间隔棒布置对次档距振荡控制的效果。  本文工作为多分裂导线次档距振荡振幅计算及控制提供了理论依据和工程建议,对充分保障输电线路的安全运行具有技术价值和经济效益。
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