CN101478133B - 输电线覆冰跳跃模拟试验方法 - Google Patents
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Abstract
输电线覆冰跳跃模拟试验方法，分别取输电线路上任意两根相邻塔杆间的输电线段(孤立档)及任取连续相邻三根塔杆间的连续两个输电线(连续档)进行模拟试验，以该输电线段上的覆冰厚度S所形成的该输电线上的覆冰重量Q作为覆冰试验总负载，将它均分成10或5等份集中负载q1-q10、p1-p5，均匀分布加载在该段输电线上，孤立档模拟试验，按四种工况进行：卸载30％；卸载50％；卸载70％；卸载100％；连续档模拟试验按3种工况进行：两档均各卸载50％；一档卸载100％，另一档不卸载；两档均各卸载100％。在上述七种工况下测取输电线卸载前后的张力及弧垂和卸载时的跳跃值。本发明方法的优点是可为输电线覆冰处理防范冰冻灾害的应对措施提供接近实际情况的实验依据，并可验证理论分析计算结果的可靠性。
Description
所属技术领域：
本发明涉及输电线抗冰冻灾害的一种模拟试验方法，特别是一种输电线覆冰跳跃模拟试验方法。
现有技术：
目前国内已建成紧凑型输电线的设计覆冰厚度大多在10mm以下，当覆冰厚度超过10mm时，由于导线弧垂增加，覆冰跳跃值变大，覆冰舞动概率提高，现有输电线路的间距是否能满足要求，是一个重大问题，湖南2008年初遭遇到严重冰雪灾害，一些地区电力传输受到严重损害，更加深了对这一问题的认识。鉴于湖南省输电线覆冰厚度属于按15mm冰厚设计的地区，其脱冰跳跃设计是采用经验公式计算的，未经实验验证，因此，对于输电线覆冰跳跃进行模拟试验十分重要。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有输电线覆冰跳跃问题缺乏试验验证的缺陷，提供一种模拟试验方法。
本发明的技术方案是一种输电线覆冰跳跃模拟试验方法，采用在输电线上两相邻塔杆间的导线上悬吊重物，而后释放重物的方法来模拟各种工况导线脱冰时的情况，实测出导线跳跃幅度以及导线张力变化等物理量，根据此实验数据可以分析最危险的脱冰工况，为线路设计和脱冰跳跃计算以及采取应对措施提供实验依据。
输电线覆冰跳跃模拟试验方法的具体内容是：
分别取输电线路上任一孤立档和任一连续档这两种情况来进行模拟试验，孤立试验档是取相邻两塔杆之间的输电线进行试验，连续档试验是取连续相邻的三根塔杆之间的两段输电线进行试验。
一、孤立档覆冰模拟试验：
相邻两塔杆间距离L＝100m-500m，塔杆上输电线离地悬挂高度h取实际布线高度；
(1)加载方式：取相邻两塔杆间单根输电线覆冰厚度为S的覆冰重量Q作负载总重，将它均分为10等份集中负载，分别为q1-q10，依序排列均匀分布加载在塔杆间的输电线上；
(2)卸载方式：分为四种工况卸载：
工况①：卸载30％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q4-q6各集中负载；
工况②：卸载50％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q4-q8各集中负载；
工况③：卸载70％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q3-q9各集中负载；
工况④：卸载100％总负载，均匀卸载，即同时全部卸掉q1-q10各集中负载。
(3)试验测量参数：
a.测量上述卸载方式的各种不同工况下的弧垂f值；
b.测量上述卸载方式的各种不同工况下的输电线张力值。
二、连续档覆冰跳跃模拟试验
即输电线路上任意连续的三根塔杆之间的两段输电线覆冰跳跃模拟试验。其覆冰厚度S、模拟覆冰重量的总负载Q、分10等份均匀加载、相邻两塔杆之间的距离L及输电线离地面的悬挂高度h的确定均与前述孤立档覆冰跳跃模拟试验相同。试验测量参数也与其相同。但加载方式及卸载工况不同：
工况⑤：加载方式：取相邻两根塔杆间单根输电线覆冰厚度S的覆冰重量作为负载总重，将它均匀分为5等份集中负载P1-P5，依序排列、均匀分布加载在每段相邻的两根塔杆间的输电线上；卸载方式：两档输电线均同时全部卸载，即各卸载100％总负载；
工况⑥：加载方式与工况⑤相同
卸载方式：一档输电线全卸载，同时卸载100％总负载，即卸掉该档的输电线集中负载P1-P5；另一档输电线不卸载；
工况⑦：加载方式：每档输电线加载方式均分别与孤立档覆冰模拟试验加载方式相同；覆冰总负载G，均分为10等份g1-g10均匀分布加载。
卸载方式：两档输电线都同时均匀卸载，每档输电线各卸载50％，即各卸掉g2、g4、g6、g8、g10。
孤立档和连续档输电线两端延伸从塔杆悬挂点斜拉至地面固定，在输电线斜挂段上安装拉力器测量模拟脱冰前后输电线的张力。
各种工况下输电线上各个集中负载的卸载是同步卸载：各集中负载用铝线悬吊于输电线上，要卸载的每个集中负载的铝线处装有一把电动剪刀，铝线穿越电动剪刀的刀口剪截空间，各个待卸载的电动剪刀的操作电路经由同一个电路开关控制。
输电线弧垂的测量是在弧垂处靠近输电线设立一根有尺寸刻度的竖直标杆，在弧垂处的输电线上挂一块醒目的标志牌，从远处肉眼观测或借助望远镜观测输电线模拟覆冰卸载前后的弧垂和卸载的输电线的跳跃幅度；或者采用摄像，从电脑显示屏上观测，或者拍摄照片观测。
本发明方法的有益效果是通过模拟试验实测输电线覆冰情况下各种工况的输电线覆冰前后的弧垂，脱冰时的跳跃以及输电线的张力，既可验证现有的关于覆冰的理论分析计算的可靠性程度，又可为输电线路覆冰处理防范冰冻灾害的应对措施提供接近实际情况的实验依据。
附图说明：
图1是孤立档输电线覆冰跳跃模拟试验图
图2是连续档输电线覆冰跳跃模拟试验图
图3是孤立档输电线脱冰30％模拟试验图
图4是孤立档输电线脱冰50％模拟试验图
图5是孤立档输电线脱冰70％模拟试验图
图6是孤立档输电线脱冰100％模拟试验图
图7是连续档输电线两档脱冰50％模拟试验图
图8是连续档输电线一档脱冰100％模拟试验图
图9是连续档输电线两档脱冰100％模拟试验图
具体实施方式：
本发明结合具体实施例进一步说明如下：一种输电线覆冰跳跃模拟试验方法，分别取输电线路上任一孤立档和连续档进行模拟试验，取任意两根相邻塔杆间的输电线段作为模拟试验的孤立档。参见附图1；取输电线路上任意连续相邻的三根塔杆间的连续两段输电线作为模拟试验的连续档，参见附图2。
图1中，两根塔杆间的距离L＝235m，输电线在两根塔杆上的悬挂点A、B离地面的高度HA＝7.45m，HB＝8.13m，输电线弧垂为f，输电线外径DO＝29.7mm，覆冰厚S＝15mm，取内径为DO，外径为DO+2S，长度为L的覆冰套筒计算重量388kg分为10个相等的集中负载q1＝q2＝q3＝q4＝q5＝q6＝q7＝q8＝q9＝q10＝38.8kg依序均匀分布，用铝线悬挂在L长的输电线上，在弧垂f处输电线上有醒目的标识牌K，靠近弧垂f处设有一根有尺寸刻度的竖直标杆J，用以测量弧垂和覆冰脱冰时的输电线跳跃值，输电线两端从悬挂点A、B分别延伸斜拉向地面固定，在输电线斜拉段上安装拉力器v，用来测量输电线脱冰前后的张力。
为了卸载时各分布开来的集中负载能实现按比例同时卸载(同步卸载)，因此采用同一个电路开关来控制各散在线路不同处的电动剪刀同时剪断各个集中负载的悬吊铝线。铝线处在电动剪刀的刀口剪截空间内。各电动剪刀的电路并联经由同一个电路开关接至电源。开关合闸通电时，各电动剪刀同时动作分别切断各自对应的悬吊铝线，实现各集中负载q1-q10根据不同工况按比例同时卸载。拉力器v，电动剪刀均为现有技术，市场外购产品。
工况①：卸载30％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q4-q6各集中负载，参见附图3；
工况②：卸载50％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q4-q8各集中负载，参见附图4；
工况③：卸载70％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q3-q9各集中负载，参见附图5；
工况④：卸载100％总负载，均匀卸载，即同时全部卸掉q1-q10各集中负载，参见附图6。
(二)取输电线路上任意连续相邻的三根塔杆间的连续两段输电线作为脱冰跳跃模拟试验的连续档，参见附图2。
图中，相邻两塔杆间的距离L1＝L2＝117.5m，输电线在各塔杆上悬挂点A、B、C离地面高度分别为hA＝4.4m，hB＝4.2m，hC＝5.05m，每档输电线上冰冻的冰重按孤立档试验相同方法计算得到为P＝194kg，线经D0及冰层厚S与孤立档试验相同。按5等份分为p1＝p2＝p3＝p4＝p5＝38.8kg均匀分布在各档输电线上。
工况⑤：两档均同时全部卸载，即各档同时卸掉p1、p2、p3、p4、p5，参见附图7；
工况⑥：一档同时全部卸载p1、p2、p3、p4、p5，另一档不卸载，参见附图8；
工况⑦：将每档输电线覆冰总重量G＝194kg分为10等份，即g1＝g2＝g3＝g4＝g5＝g6＝g7＝g8＝g9＝g10＝19.4kg，两档同时均匀卸载，每档各卸载50％，即各同时卸掉g2、g4、g6、g8、g10负载，参见附图9。
(三)上述工况①-工况⑦的七种工况试验结果列表如下：
表1各种工况下输电线脱冰跳跃幅度
注：脱冰系数按照国外经验公式Hc＝mΔf(2-L/1000)计算。
表2孤立档输电线张力测量值
表3连续档输电线张力测量值
| 导线张力 | 工况5 | 工况6 | 工况7 |
| 挂重物前张力(kN) | 25.01 | 25.01 | 25.01 |
| 挂重物后张力(kN) | 34.76 | 32.26 | 32.91 |
| 试验工况 | 两档均匀卸载50％ | 一档卸载100％，另一档不卸载 | 两档都卸载100％ |
| 最大导线张力(kN) | 33.82 | 33.26 | 30.45 |
| 最小导线张力(kN) | 29.70 | 28.02 | 24.40 |
(四)输电线脱冰模拟试验结果与理论计算结果的比较
理论计算假定覆冰为均匀荷载，模拟试验采用集中荷载作为覆冰重量，这是两着的主要差别。由于载荷分布不同，集中荷载相对来说更趋向于集中分布在档距中间，因而当撤去载荷时，导线的跳跃高度应较大于均布载荷，因此不宜将计算结果与试验结果直接比较。为验证计算方法的合理性，应按照试验模拟的工况条件进行考虑，其计算结果与试验结果对照如下。
表4试验结果与计算结果的比较
从试验结果和计算结果的比较中可以看出，在采用相同计算条件和模拟工况条件时，计算结果与试验结果基本相符，同时考虑到客观存在的试验条件的误差，两者结果的差别在可接受的范围之内。因此，导线覆冰脱落跳跃采用的计算模型和方法是合理可信的，将导线覆冰考虑为均布载荷相对于试验模拟工况应更接近实际情况，同时针对分裂导线考虑了导线体系的运动阻力，与试验条件的单导线相比也更接近实际情况，可以应用于实际工程。
Claims (4)
1.一种输电线覆冰跳跃模拟试验方法，其特征在于分别取输电线路上任一孤立档和任一连续档这两种情况来进行模拟试验，孤立试验档是取相邻两塔杆之间的输电线进行试验，连续档试验是取连续相邻的三根塔杆之间的两段输电线进行试验：
一、孤立档覆冰模拟试验：
相邻两塔杆间距离L＝100m-500m，塔杆上输电线离地悬挂高度h取实际布线高度；
(1)加载方式：取相邻两塔杆间单根输电线覆冰厚度为S的覆冰重量Q作负载总重，将它均分为10等份集中负载，分别为q1-q10，依序排列均匀分布加载在塔杆间的输电线上；
(2)卸载方式：分为四种工况卸载：
工况①：卸载30％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q4-q6各集中负载；
工况②：卸载50％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q4-q8各集中负载；
工况③：卸载70％总负载，非均匀卸载，即同时卸掉q3-q9各集中负载；
工况④：卸载100％总负载，均匀卸载，即同时全部卸掉q1-q10各集中负载；
(3)试验测量参数：
a.测量上述卸载方式的各种不同工况下的弧垂f值；
b.测量上述卸载方式的各种不同工况下的输电线张力值；
二、连续档覆冰跳跃模拟试验
即输电线路上任意连续的三根塔杆之间的两段输电线覆冰跳跃模拟试验：其覆冰厚度S、模拟覆冰重量的总负载Q、分10等份均匀加载、相邻两塔杆之间的距离L及输电线离地面的悬挂高度h的确定均与前述孤立档覆冰跳跃模拟试验相同，试验测量参数也与其相同，但加载方式及卸载工况不同：
工况⑤：加载方式：取相邻两根塔杆间单根输电线覆冰厚度S的覆冰重量Q作为负载总重，将它均匀分为5等份集中负载P1-P5，依序排列、均匀分布加载在每段相邻的两根塔杆间的输电线上；卸载方式：两档输电线均同时全部卸载，即各卸载100％总负载；
工况⑥：加载方式与工况⑤相同
卸载方式：一档输电线全卸载，同时卸载100％总负载，即卸掉该档的输电线集中负载P1-P5；另一档输电线不卸载；
工况⑦：加载方式：每档输电线加载方式均分别与孤立档覆冰模拟试验加载方式相同； 覆冰总负载G，均分为10等份g1-g10均匀分布加载；
卸载方式：两档输电线都同时均匀卸载，每档输电线各卸载50％，即各卸掉g2、g4、g6、g8、g10。
2.根据权利要求1所述的一种输电线覆冰跳跃模拟试验方法，其特征在于其孤立档和连续档输电线两端延伸从塔杆悬挂点斜拉至地面固定，在输电线斜挂段上安装拉力器测量模拟脱冰前后输电线的张力。
3.根据权利要求1所述的一种输电线覆冰跳跃模拟试验方法，其特征在于各种工况下输电线上各个集中负载的卸载是同步卸载：各集中负载用铝线悬吊于输电线上，要卸载的每个集中负载的铝线处装有一把电动剪刀；铝线穿越电动剪刀的刀口剪截空间，各个待卸载的电动剪刀的操作电路经由同一个电路开关控制。
4.根据权利要求1所述的一种输电线覆冰跳跃模拟试验方法，其特征在于输电线弧垂的测量是在弧垂处靠近输电线设立一根有尺寸刻度的竖直标杆，在弧垂处的输电线上挂一块醒目的标志牌，从远处肉眼观测或借助望远镜观测输电线模拟覆冰卸载前后的弧垂和卸载的输电线的跳跃幅度；或者采用摄像，从电脑显示屏上观测，或者拍摄照片观测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: CHINA ENERGY ENGINEERING GROUP HUNAN ELECTRIC POWE Free format text: FORMER NAME: HUNAN ELECTRIC POWER PROSPECTING DESIGN INST. |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 410007 No. 471 West labour Road, Hunan, Changsha Patentee after: HUNAN ELECTRIC POWER DESIGN INSTITUTE OF CHINA ENERGY EGINEERING Corp.,Ltd. Address before: The 410000 West Hunan province Changsha Yuhua District No. 471 Patentee before: Hunan Electric Power Design Institute |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110406 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |