[發明專利]一種用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗系統及方法

有效

• 申請號: 202110918882.X
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113686535B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 朱陽;范敏;楊洋;劉放;申信;李凱;秦鑫波;何耀銘;張維佳;蘆海;吳青帥;徐可凡;段云龍;李悅;謝強
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司廣州局
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01M9/08
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧丹

1.一種用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗系統，其特征在于，包括：

四基輸電塔，其包括兩基邊界塔與兩基中間塔，其中，一基中間塔為完全氣動彈性模型，以作為試驗的目標塔；另一基中間塔為等效支架塔，以作為試驗中會發生倒塌的薄弱塔；

三跨導線地線，兩兩相鄰的所述輸電塔之間通過所述導線地線連接；其中，試驗測點布置在所述目標塔上以及所述導線地線的關鍵節點上；

所述薄弱塔包括：

支架塔裝置，其作為實際工程中輸電塔的等效縮尺支架模型；

倒塌觸發裝置，其用于觸發所述支架塔裝置發生側向位移的方向及時刻；以及，

限位控制裝置，其用于控制所述支架塔裝置側向位移時的幅度。

2.根據權利要求1所述的用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗系統，其特征在于，所述目標塔的完全氣動彈性模型是指，滿足幾何相似、Strouhal數相似、弗勞德數相似、彈性參數和慣性參數相似，同時，所述目標塔的桿件滿足剛度相似、氣動外形相似，并通過內置鉛絲滿足質量相似。

3.根據權利要求1所述的用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗系統，其特征在于，所述導線地線采用修正系數對跨度進行縮減，使其能夠適用于現有的風洞試驗室尺寸；所述導線地線的等代縮尺模型采用外包ABS塑料管并用不銹鋼絲配重的方式以模擬導線地線的迎風面積和質量；導線地線等代縮尺模型上的軸力、風力、重力之比與原輸電導線地線相等。

4.根據權利要求1所述的用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗系統，其特征在于，所述試驗測點的測量裝置包括激光位移計、加速度傳感器和可測量動應變的光纖布拉格光柵。

5.根據權利要求1所述的用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗系統，其特征在于，所述支架塔裝置包括：塔頭框架、塔身和鋼板底座及支架，所述塔頭框架用于模擬實際輸電塔的塔頭結構以及懸掛絕緣子串和導線結構；所述塔身的上端連接所述塔頭框架且所述塔身的下端連接所述鋼板底座及支架，其中，所述塔身設有球鉸，所述球鉸用于模擬不同方向的倒塔側移。

6.根據權利要求5所述的用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗系統，其特征在于，所述倒塌觸發裝置包括：第一撐桿、電磁控制器、磁吸板和電磁控制底座，所述第一撐桿的上端可轉動地連接在所述塔頭框架上且所述第一撐桿的下端通過所述磁吸板連接在所述電磁控制底座上，所述電磁控制底座與磁吸板通過磁吸連接。

7.根據權利要求5所述的用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗系統，其特征在于，所述限位控制裝置包括第二撐桿、滑塊、滑軌，所述第二撐桿的上端可轉動地連接在所述塔頭框架上且所述第二撐桿的下端通過所述滑塊滑動連接在所述滑軌上，所述滑軌上設有限位塊，所述限位塊用于控制支架塔裝置的最大側倒值。

8.一種用于模擬輸電線路連續性倒塌的風洞試驗方法，利用如權利要求1-7任一所述的試驗系統，其特征在于，包括：

用于風洞中的風場模擬：通過木質格柵和粗糙元的不同布置方式，以模擬具有不同湍流度的脈動隨機風場；

用于輸電線路連續性倒塌的工況模擬：根據實際線路的破壞情況或者研究需求，確定所述薄弱塔的球鉸高度，通過此球鉸模擬輸電塔發生彎折的位置；

將測量裝置包括激光位移計、加速度傳感器和可測量動應變的光纖布拉格光柵按照試驗設計的測點位置進行布置安裝；

根據實際線路的地貌類型和試驗設計的風速工況、湍流度工況，確定木質格柵和木質粗糙元的布置位置；

通過控制倒塔觸發裝置，令薄弱塔在需要的時刻發生倒塔破壞；

將輸電線路完全氣彈模型置于不同風速工況和風攻角工況下，測量目標塔的塔頂位移和加速度、絕緣子應變、導地線關鍵節點的位移和加速度數據，記錄目標塔的破壞位置及破壞形式。