大跨越輸電線路微風(fēng)振動(dòng)分析.pdf

1、隨著我國(guó)特高壓輸電線路的大規(guī)模建設(shè)，輸電線的直徑、單位長(zhǎng)度重量都有所增大，懸掛點(diǎn)高度也有所增加，使得輸電線路更容易產(chǎn)生微風(fēng)振動(dòng)。而特高壓輸電工程作為影響力十分大的生命線工程，若遭到破壞將導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和其他次生災(zāi)害。本文對(duì)輸電線的微風(fēng)振動(dòng)進(jìn)行了初步的探討與研究，主要包括：
　　 能量平衡法的改進(jìn)、利用動(dòng)力學(xué)求解基于解析模型微風(fēng)振動(dòng)、基于三節(jié)點(diǎn)索單元模型微風(fēng)振動(dòng)分析和考慮抗彎剛度輸電線微風(fēng)振動(dòng)模型分析，具體如下：
　　

2、 首先分析了傳統(tǒng)能量平衡法計(jì)算微風(fēng)振動(dòng)不足之處，從風(fēng)輸入功率、輸電線自阻尼功率、環(huán)境條件、風(fēng)速和風(fēng)向等方面進(jìn)行了探討。對(duì)風(fēng)能輸入功率的改進(jìn)主要是引入風(fēng)能紊流不均勻折減系數(shù)，對(duì)風(fēng)能輸入功率進(jìn)行折減，使其可以考慮不同場(chǎng)地條件的影響；采用3種輸電線自阻尼功率模型分析，使輸電線自阻尼能同時(shí)考慮輸電線材料、檔距、平均運(yùn)行張力、懸掛點(diǎn)高度的影響。
　　 利用動(dòng)力學(xué)求解基于解析模型微風(fēng)振動(dòng)。為提高計(jì)算速度，未考慮渦激力及結(jié)構(gòu)固有振型之間的耦合

3、作用，利用D'Alembert原理建立輸電線運(yùn)動(dòng)平衡方程，并運(yùn)用分離變量法建立輸電線路以振動(dòng)函數(shù)為變量的非線性運(yùn)動(dòng)平衡方程，利用有限元軟件MATHEMATIC對(duì)方程求解。分析表明，低頻分量的輸電線微風(fēng)振動(dòng)振幅較高頻分量振幅大，利用動(dòng)力學(xué)求解基于解析模型微風(fēng)振動(dòng)振幅較能量平衡法偏小。
　　 建立了空間三節(jié)點(diǎn)索單元模型分析輸電線微風(fēng)振動(dòng)。應(yīng)用Scanlan提出的經(jīng)驗(yàn)非線性模型表達(dá)渦激力，對(duì)渦激力參數(shù)進(jìn)行分析，利用單自由度體系輸電線自

4、阻尼功率等效為模態(tài)自阻尼系數(shù)，引入有限元方法和條帶假設(shè)形成渦激振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程。利用振型分解和有限差分法對(duì)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行求解。分析表明，隨風(fēng)速增加，三節(jié)點(diǎn)索單元模型計(jì)算微風(fēng)振動(dòng)共振區(qū)域的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)比能量法求解結(jié)果略小，隨風(fēng)速增加，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)差距逐漸增大，風(fēng)速為2m/s時(shí)，索單元模型穩(wěn)態(tài)振幅減少12.65％，當(dāng)風(fēng)速增大到5m/s時(shí)，索單元模型穩(wěn)態(tài)振幅減少33.76％。
　　 建立了考慮抗彎剛度輸電線微風(fēng)振動(dòng)模型分析抗彎剛度對(duì)微風(fēng)振動(dòng)的影響。

5、
　　 為考慮抗彎剛度對(duì)輸電線路微風(fēng)振動(dòng)的影響，根據(jù)曲梁理論通過多項(xiàng)式插值函數(shù)建立曲梁?jiǎn)卧S動(dòng)坐標(biāo)系下的位移向量，通過虛功原理得到各單元質(zhì)量、剛度矩陣，通過轉(zhuǎn)換矩陣將隨動(dòng)坐標(biāo)系下的質(zhì)量、剛度矩陣轉(zhuǎn)換為全局坐標(biāo)系下的質(zhì)量、剛度矩陣，利用單自由度體系輸電線自阻尼功率等效為模態(tài)自阻尼系數(shù)，進(jìn)而得到微風(fēng)振動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程。利用振型分解和Newmark-β法求解運(yùn)動(dòng)方程。分析表明，輸電線微風(fēng)振動(dòng)穩(wěn)態(tài)振幅在考慮抗彎剛度的情況下比未考慮抗彎剛度時(shí)