特高压绝缘子串在风荷载作用下力学特性的研究

发布时间：2019-07-17 15:15

【摘要】：为了更好的进行资源配置,满足大规模输电的需要,我国的特高压工程近年来迅猛发展,已走在世界的前列。而随着电压等级不断攀升,对线路绝缘的要求也日益严苛,绝缘子串也在往更长、联数更多的方向发展。长度和联数的增加,不仅会使抗侧刚度减小,更易发生风偏,而且会加剧各联之间的气流尾流的相互影响,引发风激振动。在已建成的特高压输电线路中已发生过多起绝缘子串风偏、风振现象。为了系统的分析特高压绝缘子串在风荷载作用下的力学特性,该文结合理论分析、数值模拟、风洞试验等方法,完成了四项重要内容:(1)首先通过风洞试验对不同盘型绝缘子串的体型系数进行对比,并探索使用FLUENT软件模拟绝缘子串风洞试验的可能性和技术手段。发现结构网格和组装网格都可以较好的拟合出风洞试验,并可以准确获取绝缘子串各处的风压分布规律及尾流特性。(2)首先使用有限元软件对Ⅴ型复合绝缘子串的风偏过程和风偏特性进行分析,发现在其风偏过程中,背风肢随风荷载的最大应力会先减小再增大,风力放大系数为1时应力最小,迎风肢随着风荷载的变大一直呈增大趋势。越是夹角小的绝缘子串刚发生风偏时,其受力与Ⅰ串越接近,此时背风肢对整体受力影响不大;而随着风偏的加剧,背风肢受压,可以增强整体结构抵制风偏的能力。此时迎风肢不仅要承担风荷载的作用,还要承担一部分的由背风肢受压而产生的弯矩的作用。随着V串夹角的增大,刚发生风偏时,背风肢开始承担更多的风荷载。而随着风偏的加剧,背风肢对整体受力的影响慢慢减小,其结构慢慢的接近Ⅰ串。随着Ⅴ型串夹角的变大,背风肢的最大应力呈减小的趋势,迎风肢最大其应力曲线愈平缓,水平位移愈小,表明其抵制风偏的能力愈强。实际最大风偏角跟Ⅴ串夹角有关,Ⅴ串的夹角越大,实际最大风偏角与设计风偏角的差值越小。又通过风偏模拟试验进行对比分析,有限元的应力结果和风偏试验的应力结果可以较好的拟合,但位移结果相差较大,原因是绝缘子的位移主要是由连接金具的刚体转动引起的。(3)用理论分析的方法讨论了影响绝缘子风振的不同因素,并通过风洞试验,利用对比升力系数负斜率的方法分析了不同盘型绝缘子串发生风振的可能性。(4)分析了间隔棒抑制风偏的机理,根据间隔棒设计的原则,设计了横向调整刚性支撑间隔棒、横向调整柔性支撑间隔棒两种类型间隔棒,并通过有限元软件分析了添加间隔棒对电厂分布的影响,发现支撑结构对整体电场分布影响较小。
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图２－２工程应用中的绝缘子串逡逑由于采用实际绝缘子串，试品重达ｌ00ｋｇ，而风荷载相对较小

图片说明：Ｊ~|逡逑图邋２－１逦１．４ｍｘ邋１．４ｍ邋风洞逡逑绝缘子串为多个相同绝缘子首尾相连结构，如图２－２所示，节段模型可以反逡逑映实际结构的体型系数，故本研宄采用绝缘子串节段模型进行风洞试验。为了保逡逑证试验结果的正确性和重复性，试验采用１９种真型绝缘子节段，含耐污防污型、逡逑草帽型等１６种陶瓷绝缘子以及三种复合绝缘子串。为了排除表面粗糙度带来的逡逑干扰，本试验没有使用有机塑料、管件等模拟的表面光滑的绝缘子模型，，直接采逡逑用实际工程中应用的绝缘子，以期减少误差，如图２－３所示。逡逑ＩＩＩ逡逑，■；＂逡逑0邋＇￣ｙ逡逑图２－２工程应用中的绝缘子串逡逑由于采用实际绝缘子串，试品重达ｌ00ｋｇ，而风荷载相对较小。考虑到试验逡逑精度及天平的承载力，此次试验采用了中国空气动力研宄与发展中心低速空气动逡逑力研宄所研制的高荷载双天平试验系统
文内图片：图２－２所示，节段模型可以反逡逑

图片说明：草帽型等１６种陶瓷绝缘子以及三种复合绝缘子串。为了排除表面粗糙度带来的逡逑干扰，本试验没有使用有机塑料、管件等模拟的表面光滑的绝缘子模型，直接采逡逑用实际工程中应用的绝缘子，以期减少误差，如图２－３所示。逡逑ＩＩＩ逡逑，■；＂逡逑0邋＇￣ｙ逡逑图２－２工程应用中的绝缘子串逡逑由于采用实际绝缘子串，试品重达ｌ00ｋｇ，而风荷载相对较小。考虑到试验逡逑精度及天平的承载力，此次试验采用了中国空气动力研宄与发展中心低速空气动逡逑力研宄所研制的高荷载双天平试验系统，采用竖向支撑，解决了重量大的模型测逡逑试问题。逡逑６逡逑
【学位授予单位】：中国电力科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM216

【参考文献】