基于動(dòng)力學(xué)法對(duì)大跨越架空輸電線微風(fēng)振動(dòng)的研究.pdf

1、隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求也在急劇增加，但是由于我國(guó)能源分布和耗能分布的不均勻性和不協(xié)調(diào)性，需要大量的能源輸送。而電能作為清潔易傳送的能源，被廣泛的用做能源輸送的介質(zhì)。因此，具有大容量、長(zhǎng)距離的電能輸送要求被越來(lái)越多的應(yīng)用。而伴隨而來(lái)的則是輸電線的單位長(zhǎng)度重量、直徑都有了明顯增大，懸掛點(diǎn)高度也有所增加，使得大跨越架空輸電線更容易發(fā)生微風(fēng)振動(dòng)。長(zhǎng)時(shí)間的微風(fēng)振動(dòng)會(huì)造成輸電導(dǎo)線的疲勞斷股，其遭遇破壞會(huì)造成十分巨大的經(jīng)濟(jì)損失和其他

2、次生災(zāi)害。因此，對(duì)大跨越架空輸電導(dǎo)線的微風(fēng)振動(dòng)和防振措施的研究，具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　本文有別于傳統(tǒng)的能量平衡法，而是基于動(dòng)力學(xué)理論和方法建立輸電導(dǎo)線及其防振體系的振動(dòng)模型，并研究其與傳統(tǒng)能量平衡法的異同和對(duì)現(xiàn)實(shí)工程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義，具體的內(nèi)容主要包括：大跨越架空輸電導(dǎo)線的動(dòng)力學(xué)模型和微分方程的建立及其求解：列述所建數(shù)值模型的基本假定，求解大跨越輸電導(dǎo)線的靜力形態(tài)，建立輸電導(dǎo)線微分方程，以及微分方程中的各未知參數(shù)

3、，主要有等效自阻尼系數(shù)、防振錘作用力和阻尼線作用力，并最后運(yùn)用 L-P法求解該微分方程，得到幅頻方程；大跨越輸電導(dǎo)線動(dòng)力學(xué)法與試驗(yàn)和傳統(tǒng)能量法的對(duì)比研究，主要包括試驗(yàn)情況、數(shù)據(jù)采集的方法和步驟，并依據(jù)前文的結(jié)論建立試驗(yàn)檔距下的輸電導(dǎo)線的數(shù)值模型并計(jì)算結(jié)果，再對(duì)振動(dòng)臺(tái)激勵(lì)力、未安裝防振錘的振動(dòng)振幅、安裝有FR-4型防振錘的輸電導(dǎo)線振動(dòng)振幅等參數(shù)的理論結(jié)果和試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析以上理論對(duì)輸電導(dǎo)線的描述的準(zhǔn)確性。并運(yùn)用能量平衡法和動(dòng)力學(xué)法

4、針對(duì)一個(gè)工程實(shí)例進(jìn)行建模分析，對(duì)比各方法對(duì)環(huán)境影響因素的評(píng)價(jià)差異；大跨越架空輸電導(dǎo)線的影響因素及防振優(yōu)化分析：選取一個(gè)大跨越輸電導(dǎo)線的工程實(shí)例進(jìn)行分析，分別建立該工程實(shí)例在不同風(fēng)速、不同運(yùn)行張力、不同導(dǎo)線彈模、不同地形環(huán)境、不同檔距等條件下的動(dòng)力學(xué)模型，分析各環(huán)境因素對(duì)微風(fēng)振動(dòng)結(jié)果的影響，然后對(duì)輸電導(dǎo)線防振措施進(jìn)行分析，對(duì)工程的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提出有益的建議。
　　根據(jù)以上研究，可以得到以下結(jié)論:
　　1）動(dòng)力學(xué)描述輸電導(dǎo)線裸導(dǎo)線

5、的幅頻曲線相比于傳統(tǒng)的能量平衡法更切合實(shí)際；就影響因素而言，兩種方法針對(duì)不同的導(dǎo)線運(yùn)行張力、不同的導(dǎo)線剛度和不同的導(dǎo)線所在地形所引發(fā)的變化規(guī)律相同，但是由于能量平衡法沒有考慮防振金具隨著輸電導(dǎo)線振動(dòng)情況的改變而變化，在輸電導(dǎo)線檔距的影響分析中與動(dòng)力學(xué)出現(xiàn)不同的變化規(guī)律。隨著風(fēng)速的增大，出現(xiàn)微風(fēng)振動(dòng)的“鎖定效應(yīng)”的頻率范圍也就越寬；
　　2）依據(jù)動(dòng)力學(xué)的幅頻曲線可以看出，隨著導(dǎo)線運(yùn)行張力的增加，振幅增加，隨著地形變得越起伏，振幅降低

6、；隨著導(dǎo)線剛度的增加，振幅減?。宦銓?dǎo)線隨著導(dǎo)線檔距的增加，振幅有所增加，但是并不明顯。
　　3）在大跨越架空輸電導(dǎo)線的設(shè)計(jì)中，在滿足電氣方面的要求上，建議選擇導(dǎo)線彈性模量90GPa~120GPa，導(dǎo)線運(yùn)行張力結(jié)合拉重比，拉重比越大，運(yùn)行張力建議越小，在滿足環(huán)境和造價(jià)要求的情況下，可以選擇有起伏的地形；對(duì)于防振金具，阻尼線的防振效果隨著長(zhǎng)度的增加而越好，防振錘的個(gè)數(shù)最佳為4-6個(gè)；此外在設(shè)計(jì)中要注意避開工程所在地常遇風(fēng)速和輸電導(dǎo)線的