输电线路脱冰动力响应及抑制数值模拟研究

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我国经济社会的快速发展带来了对电能的巨大需求,电网建设导致更多输电线路要穿越易覆冰区域。线路覆冰及脱冰会导致相间间隙不足从而引起闪络、跳闸等故障,影响电网安全稳定运行。目前国内外对覆冰导线脱冰问题已有一定研究,但对于相间间隙的确定以及一些工况下的脱冰抑制效果仍缺乏足够认识。为此,本文基于输电线路数值仿真模型,围绕脱冰跳跃对相间间隙的影响和基于相间间隔棒的脱冰抑制方案进行了研究。主要内容如下:(1)利用ANSYS实现了输电线路脱冰过程的数值模拟。建立了输电线路各组成部分的精细有限元模型,基于悬链线方程得到导线初始构型并通过迭代计算进行找形,通过控制导线单元的密度模拟导线覆冰脱冰,通过弧垂的理论计算值验证了找形的准确性并通过已有试验验证了数值模型计算的准确性。(2)通过回归得到了不依赖于脱冰前后弧垂差的冰跳高度简化公式。研究了档数、档距、高差、导线型号、覆冰厚度、脱冰率、绝缘子串材料和类型8种参数对冰跳高度的影响规律。利用MATLAB进行回归分析与诊断,对回归公式进行了改进。(3)提出了相导线垂直排列线路的最小相间间隙计算方法。据此对某工程案例在静态覆冰和动态脱冰状态下的的相间间隙进行了校核。对冰跳高度简化计算公式进行了适用性修正,依据该公式建立了基于覆冰厚度和档距的相间距离预警模型。(4)优化了相间间隔棒在不同脱冰工况下的布置方案和安装方式。对5种间隔棒布置方案进行比选确定了最优布置方案。重点针对下相导线脱冰时间隔棒受压失效问题,进行了间隔棒轴力校核并确定了其临界使用条件;提出了三角形间隔棒安装方式,较传统垂直安装方式可降低50%左右轴力。研究了机械除冰时导线的动力响应及间隔棒抑制效果,结果表明除冰起始点选在档距端部且控制除冰速度在10m/s以下可有效降低导线的动力响应,间隔棒安装在跨中抑制效果最佳。
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