悬垂绝缘子串风偏角计算公式中风荷载调整系数研究

论文摘要

近年来,风偏闪络事故频繁发生,对电网的安全运行造成了严重威胁。初步分析表明,现行设计规程中风偏角的计算公式的不足可能是造成风偏事故频发的主要原因之一。因此,研究架空高压输电线路在随机风场中的风偏,并据此对悬垂绝缘子串风偏角的计算公式进行修正,具有极其重要的工程实用价值。本文首先阐述了国内外高压输电线路的风偏以及风荷载数值模拟的研究现状,指出现有研究输电线路风偏响应的时程分析方法存在不足,主要表现在模拟风荷载时没有考虑空间相关性,未深入研究线路中各种参数对线路风偏的影响。讨论了输电线路随机风场的数值模拟方法,利用考虑沿高度变化的Kaimal风速谱和Davenport空间相干函数,实现了输电线路的风场数值模拟。然后运用时程分析方法,利用ABAQUS有限元软件对不同档距和不同高差的特征段线路在不同风速的风场作用下的风偏响应进行时程分析。得到了特征段线路中悬垂绝缘子串下端点的风偏响应时程曲线,并利用统计方法得到在一定保证率下风偏角的统计值。结果表明,考虑脉动风的动态特性,用数值模拟方法得到的悬垂绝缘子下端的风偏角远大于按规程中传统静力学方法计算得到风偏角,这可能是输电线路产生风偏闪络事故的原因之一。为此提出了利用风荷载调整系数对现行风偏角工程计算公式的修正方法。研究了500kV特征段线路在脉动风作用下,不同档距、不同高差和不同高度风荷载调整系数的取值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 工程背景及意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 输电线路风荷载计算
• 2.1 风的形成
• 2.1.1 风的区分
• 2.1.2 风对结构的作用
• 2.2 基本风速和基本风压
• 2.2.1 结构上的风压
• 2.2.2 风载体型系数
• 2.2.3 基本风速和基本风压
• 2.2.4 风压高度变化系数
• 2.3 作用在导线和绝缘子串上的风压计算
• 2.3.1 我国导线风荷载计算标准
• 2.3.2 绝缘子串风荷载计算
• 2.3.3 线路平均高度
• 2.4 本章小结
• 3 随机风场的数值模拟
• 3.1 风的描述
• 3.2 脉动风速谱
• 3.2.1 纵向脉动风速自功率谱
• 3.2.2 纵向脉动风速交叉谱
• 3.3 随机风场数值模拟方法
• 3.4 输电线路风场数值模拟
• 3.5 本章小结
• 4 高压输电特征段线路风偏时程分析
• 4.1 随机风作用下输电线路有限元时程分析方法
• 4.1.1 杆系结构有限元法的基本原理
• 4.1.2 ABAQUS 有限元软件简介
• 4.1.3 输电线路风偏时程分析过程
• 4.2 500KV 四分裂导线特征段线路风偏时程分析
• 4.2.1 有限元模型
• 4.2.2 风偏时程响应及风偏角统计结果
• 4.3 本章小结
• 5 风偏角计算公式中风荷载调整系数的讨论
• 5.1 现行规程中的风偏角计算公式
• 5.2 风荷载作用下导线水平张力的确定
• 5.3 按现行规程计算特征段线路风偏角
• 5.4 随机风荷载作用下特征段线路的风偏角
• 5.5 风偏角计算风荷载调整系数
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录