[發明專利]一種輸電線路覆冰導線斷線試驗方法

有效

• 申請號: 201110300872.6
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102507123A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 楊風利;張子富;邢海軍;楊靖波;李清華;朱寬軍;劉勝春;劉臻;韓軍科;丁平;吳國強
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于輸電線路桿塔荷載測試中的導線斷線荷載測試領域，具體講涉及一種輸電線路覆冰導線斷線試驗方法。

背景技術

覆冰、舞動和強風等氣象災害均可能引發輸電線路導線或地線發生斷線。冬季架空導線和桿塔很容易覆冰，嚴重的覆冰以及因覆冰而引發的導線舞動，是造成高壓輸電線路斷線及倒塔的主要原因。覆冰厚度是設計架空高壓輸電線路時必須要認真考察計算的一個重要參數，計算架空高壓導線在不同覆冰厚度時的應力，對于保障輸電線路的安全運行具有十分重要的意義。

在我國許多地區都發生過因導線覆冰而使輸電線路的荷重增加造成閃絡、斷線、倒桿(塔)等事故，給社會造成了巨大的經濟損失。例如，2008年1月份全國各地普降大雪，南方數省輸電線路遭遇歷史上罕見的冰雪災害。大風、凍雨、冰雪、使輸電導線嚴重覆冰，多條輸電線路發生掉串、斷線、倒塔等事故。

輸電線路斷線會產生較大的縱向不平衡張力，會對輸電線路桿塔造成瞬態沖擊，使輸電桿塔的內力及位移響應明顯增大，導致斷線檔桿塔倒塌甚至引起輸電線路串倒，嚴重影響輸電線路的安全運行。因此，輸電線路斷線荷載的分析與試驗研究一直受到研究及設計人員的廣泛關注。

2009年度電力行業高壓測試及電氣測量技術研討會上胡德山、苑舜和劉寧發表的文章《架空導線嚴重覆冰時的受力分析》，詳細闡述了覆冰導線靜態拉應力的技術，覆冰導線動態應力分析計算，在此基礎上，使用仿真計算軟件ANSYS建立模型，計算導線舞動時的高掛線點處導線的應力。為輸電線路設計提供理論基礎。

王少華等人發表的《覆冰導線舞動特性及其引起的導線動態張力》一文中(電工技術學報，Vol25，1，2010，P159-166)，建立了覆冰導線舞動的三自由度物理模型，采用Fluent軟件對覆冰導線的空氣動力參數進行了數值仿真，在此基礎上利用Simulink仿真模塊進行了覆冰舞動的動態模擬，得到了覆冰導線舞動的基本特性。結果表明：舞動達穩定狀態時，垂直方向和水平方向振動波形近似為簡諧波；舞動軌跡近似斜橢圓；導線水平張力、懸掛點豎向張力分量變化量都隨著舞動幅值增加、檔距縮短、弧垂增加而增大；單個半波的舞動導致的導線張力變化范圍最大，最易使導線損傷；舞動半波數的奇偶性對張力變化百分比有較大影響。

又如申請號為CN200810042499.7，發明名稱為《監測覆冰線路電線覆冰厚度及直線塔受力的方法》的發明專利申請，在監測導線覆冰厚度的同時監測直線塔的受力情況，在鐵塔不平衡張力超標時及時報警，以避免發生倒塔事故，保證線路在覆冰條件下的安全性。

上述技術均為實際檢測導線覆冰厚度的技術或方法，而都有對輸電導線的建設提供依據。

2008年電網冰災后，新修訂的設計規范中將斷線工況由無冰斷線改為覆冰斷線。此外，阻尼對斷線響應衰減過程有較大影響，以往的試驗研究中未對塔線體系阻尼進行測試，在數值分析時大都根據經驗采用一假定值，影響了導線斷線動力仿真分析結果的精度。為準確確定覆冰導線的動力特性及斷線荷載，有必要通過構建連續多檔輸電線路段，采用配重方法模擬不同厚度的覆冰重量，進行不同導線型號、不同覆冰厚度的導線斷線試驗，測試不同工況下跨中點導線張力及跨中點橫向位移時程，計算不同工況下試驗線路段的阻尼比，確定不同工況下導線張力的動力沖擊系數，最終為覆冰區桿塔斷線荷載取值提供依據。

發明內容

本發明目的在于提供一種輸電線路覆冰導線斷線試驗方法，為覆冰區桿塔斷線荷載取值提供依據；本方法綜合考慮導線型號、覆冰厚度和導線初始張力等因素的影響，同時加入阻尼對斷線響應衰減過程的影響，對覆冰導線斷線應力的測試和分析精度更高，具有更好的適應性。

為實現上述發明目的，本發明采取的技術方案為：

一種輸電線路覆冰導線斷線試驗方法，其改進之處在于所述方法包括以下步驟：

1)斷線試驗線路段設計：

導線型號、懸垂串型號選定：

根據輸電線路實際設計條件和試驗線路段實際檔距與高差，選擇試驗用導線型號和懸垂串型號，懸垂串長度要保證導線斷線后，懸垂串和導線在擺動過程中最低點的對地距離大于0；

鋼管桿和基礎設計：

以斷線工況作為鋼管桿結構設計的控制工況，計算斷線時鋼管桿根部彎矩，依據GB50545-2010110kV～750kV架空輸電線路設計規范設計鋼管桿及基礎；

導線斷線：

采用手動脫鉤卸載裝置實現；

斷線卸載裝置、張力傳感器和位移傳感器安裝于各檔導線；

2)覆冰模擬及覆冰重量計算

覆冰采用捆綁等質量鋼絲繩模擬；