【摘要】：輸電導線風致振動是造成輸電導線危害的重要因素。不同地區(qū)氣候下導線受到風載荷情況不同,風致振動響應情況也不同。此外,相同環(huán)境下的不同工況,導線風致振動響應情況也各不一樣,造成的危害不一樣。因此針對特定氣候下不同工況導線的振動響應分析具有實際工程研究價值。對特定氣候下多種工況的輸電導線的風致振動狀況進行了研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,以九江武寧柘葉1線為研究對象,對該輸電導線進行有限元模型建立,利用有限元軟件對輸電導線進行找型分析得到導線的初始位形,并且推導出了均布載荷下輸電導線懸鏈線方程的計算公式,以計算結合有限元靜力分析的方式驗證了有限元模型的正確性,為后續(xù)對輸電導線風致振動響應進行仿真奠定模型基礎。其次,依據(jù)九江武寧地區(qū)當?shù)貙?0m高處風速統(tǒng)計情況,以隨機過程理論中的AR模型為基礎,建立了針對該地區(qū)的風速模型。通過計算得到了適用于本文研究對象的不同工況下輸電導線風載荷公式,得到了風載荷時程圖。結合實際氣象環(huán)境對各工況下導線用傅立葉擬合法得到了風載荷隨時間變化的函數(shù)表達式,發(fā)現(xiàn)隨著覆冰厚度的增大,導線受風載荷越大。這為后續(xù)針對本文對象在不同工況下不同風載荷的風致振動響應仿真提供了風載荷數(shù)學模型。再次,對多種工況的輸電導線的風致振動進行仿真。分析了裸導線在時域以及頻域內(nèi)的振動情況;對比不同工況下導線各關鍵點z向(橫向)位移、速度以及加速度和導線y向(縱向)位移在受到風載荷以及撤去風載荷自振衰減狀況下振動的差異。發(fā)現(xiàn)導線自振頻率與其一階固有頻率有關;增大檔距以及增加覆冰厚度會加劇導線自振,延長衰減周期,但是隨著覆冰厚度增加,z向受風振動會減弱;當導線發(fā)生脫冰時,對導線振動影響最大的是自身屬性的改變。最后,對多種工況下的輸電導線風致振動響應進行了模擬實驗。通過搭建簡易的實驗平臺分別對各種工況下輸電導線模擬風致振動實驗,采集實驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)當導線處于自振狀態(tài)時以z向振動為主;并且實驗驗證了不同工況下導線風致振動仿真所得結論的正確性。
【圖文】：

在輸電導線的背風側(cè)會形成卡門渦街，導致上下交替變化的力作用在輸電導線上，使導線產(chǎn)生振動，如圖1.1。圖 1.1 卡門渦街形成示意圖當輸電導線以某一固定頻率0f發(fā)生振動時，流過的氣流也將受到輸電導線振動的控制，使得氣流在導線后面產(chǎn)生的旋渦有良好的順序性，其頻率也是[5]。當氣流在一定范圍內(nèi)變化時，，輸電導線的振動頻率和旋渦頻率都在 附近，導致輸電導線在垂直平面內(nèi)發(fā)生振動，形成規(guī)則的波浪狀往復運動，也就是導線的微風振動[6]。輸電導線微風振動的頻率一般在3~150Hz之間，最大雙振幅一般不超過輸電導線直徑的1~ 2倍，而且振動的持續(xù)時間一般會有數(shù)個小時，甚至有的時候會持續(xù)好幾天。（2）覆冰舞動輸電導線舞動是指風對非圓截面導線產(chǎn)生的一種低頻、大振幅的自激振動，最大振幅能夠達到輸電導線直徑的5 300倍。舞動的形成有以下三個方面：覆冰、風激勵、導線自身的結構參數(shù)。覆冰情況是由氣溫、降雨、線路走向、地理環(huán)境共同決定的。

圖 2.1 輸電導線懸掛曲線受力圖到輸電導線靜止條件下的力平衡方程，有x 0 X 0， cos 0 sin Y ， L
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM75

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本文編號：2694133