架空導(dǎo)線運行溫度及載流量的數(shù)值模擬分析.pdf

1、本課題受國家自然科學(xué)基金項目《熱力耦合場中高壓架空輸電線微風(fēng)振動效應(yīng)與疲勞壽命評估》（批準號：51578512）的資助。
　　近年來，為了滿足日益增加的用電需求，輸電線路的增容技術(shù)也得到了越來越廣泛的研究和應(yīng)用，但是，由此帶來的導(dǎo)線長期高溫工作條件逐漸成為影響線路運行安全性和可靠性的一個不容忽視的因素。目前，已有的動態(tài)增容技術(shù)，主要著眼于無線通信技術(shù)在導(dǎo)線表面溫度的實時監(jiān)測方面的應(yīng)用，對于導(dǎo)線本身的工作溫度場的形成原因和分布特點以

2、及影響因素（風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度、日照強度等）研究相對不足。而這些對于準確確定導(dǎo)線的溫度及其載流量有重要影響，因此值得深入研究?；诖?，本文以LGJ300/50為例，研究其在風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度、日照強度等影響下的溫度分布規(guī)律，以期為輸電線路動態(tài)增容技術(shù)提供理論支撐，也為后期導(dǎo)線在工作條件下的材性和疲勞分析提供參考。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）以IEEE規(guī)范為例，詳細介紹了導(dǎo)線的熱平衡方程以及對流散熱量、輻射散熱量、

3、日照生熱量、電阻的計算方法，為有限元數(shù)值模擬提供可靠依據(jù)；
　?。?）利用ANSYS軟件建立均質(zhì)導(dǎo)線模型（不考慮空氣間隙），驗證了ANSYS仿真法的準確性并明確了風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度、日照強度等對導(dǎo)線整體溫度變化情況的影響規(guī)律，為后續(xù)分析提供可靠支持；
　　（3）利用ANSYS軟件建立精細導(dǎo)線模型（考慮導(dǎo)線內(nèi)空氣間隙對熱傳導(dǎo)的影響及股線間的實際接觸情況），驗證了其分析導(dǎo)線徑向溫度分布規(guī)律的準確性；研究得出，載流量在410A~

4、860A范圍內(nèi)，隨著風(fēng)速、風(fēng)向角、環(huán)境溫度、日照強度等的變化，導(dǎo)線徑向溫差在4~10℃變化，該溫差對載流量的影響可達70A~80A；而現(xiàn)有的溫度監(jiān)測裝置，所測量導(dǎo)線的溫度多是導(dǎo)線的表面溫度，以此來調(diào)整線路的輸送容量則是偏于不安全的，結(jié)合現(xiàn)有的實時增容技術(shù)，可以通過ANSYS分析導(dǎo)線相應(yīng)環(huán)境條件下的溫度場，從而根據(jù)導(dǎo)線內(nèi)的各點溫度分布，計算最不利位置的導(dǎo)線允許載流量，在保證線路運行安全的基礎(chǔ)上提高線路輸送容量；
　　（4）結(jié)合溫度場