[发明专利]一种输电线路覆冰导线断线试验方法

说明书

技术领域

本发明属于输电线路杆塔荷载测试中的导线断线荷载测试领域，具体讲涉及一种输电线路覆冰导线断线试验方法。

背景技术

覆冰、舞动和强风等气象灾害均可能引发输电线路导线或地线发生断线。冬季架空导线和杆塔很容易覆冰，严重的覆冰以及因覆冰而引发的导线舞动，是造成高压输电线路断线及倒塔的主要原因。覆冰厚度是设计架空高压输电线路时必须要认真考察计算的一个重要参数，计算架空高压导线在不同覆冰厚度时的应力，对于保障输电线路的安全运行具有十分重要的意义。

在我国许多地区都发生过因导线覆冰而使输电线路的荷重增加造成闪络、断线、倒杆(塔)等事故，给社会造成了巨大的经济损失。例如，2008年1月份全国各地普降大雪，南方数省输电线路遭遇历史上罕见的冰雪灾害。大风、冻雨、冰雪、使输电导线严重覆冰，多条输电线路发生掉串、断线、倒塔等事故。

输电线路断线会产生较大的纵向不平衡张力，会对输电线路杆塔造成瞬态冲击，使输电杆塔的内力及位移响应明显增大，导致断线档杆塔倒塌甚至引起输电线路串倒，严重影响输电线路的安全运行。因此，输电线路断线荷载的分析与试验研究一直受到研究及设计人员的广泛关注。

2009年度电力行业高压测试及电气测量技术研讨会上胡德山、苑舜和刘宁发表的文章《架空导线严重覆冰时的受力分析》，详细阐述了覆冰导线静态拉应力的技术，覆冰导线动态应力分析计算，在此基础上，使用仿真计算软件ANSYS建立模型，计算导线舞动时的高挂线点处导线的应力。为输电线路设计提供理论基础。

王少华等人发表的《覆冰导线舞动特性及其引起的导线动态张力》一文中(电工技术学报，Vol25，1，2010，P159-166)，建立了覆冰导线舞动的三自由度物理模型，采用Fluent软件对覆冰导线的空气动力参数进行了数值仿真，在此基础上利用Simulink仿真模块进行了覆冰舞动的动态模拟，得到了覆冰导线舞动的基本特性。结果表明：舞动达稳定状态时，垂直方向和水平方向振动波形近似为简谐波；舞动轨迹近似斜椭圆；导线水平张力、悬挂点竖向张力分量变化量都随着舞动幅值增加、档距缩短、弧垂增加而增大；单个半波的舞动导致的导线张力变化范围最大，最易使导线损伤；舞动半波数的奇偶性对张力变化百分比有较大影响。

又如申请号为CN200810042499.7，发明名称为《监测覆冰线路电线覆冰厚度及直线塔受力的方法》的发明专利申请，在监测导线覆冰厚度的同时监测直线塔的受力情况，在铁塔不平衡张力超标时及时报警，以避免发生倒塔事故，保证线路在覆冰条件下的安全性。

上述技术均为实际检测导线覆冰厚度的技术或方法，而都有对输电导线的建设提供依据。

2008年电网冰灾后，新修订的设计规范中将断线工况由无冰断线改为覆冰断线。此外，阻尼对断线响应衰减过程有较大影响，以往的试验研究中未对塔线体系阻尼进行测试，在数值分析时大都根据经验采用一假定值，影响了导线断线动力仿真分析结果的精度。为准确确定覆冰导线的动力特性及断线荷载，有必要通过构建连续多档输电线路段，采用配重方法模拟不同厚度的覆冰重量，进行不同导线型号、不同覆冰厚度的导线断线试验，测试不同工况下跨中点导线张力及跨中点横向位移时程，计算不同工况下试验线路段的阻尼比，确定不同工况下导线张力的动力冲击系数，最终为覆冰区杆塔断线荷载取值提供依据。

发明内容

本发明目的在于提供一种输电线路覆冰导线断线试验方法，为覆冰区杆塔断线荷载取值提供依据；本方法综合考虑导线型号、覆冰厚度和导线初始张力等因素的影响，同时加入阻尼对断线响应衰减过程的影响，对覆冰导线断线应力的测试和分析精度更高，具有更好的适应性。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种输电线路覆冰导线断线试验方法，其改进之处在于所述方法包括以下步骤：

1)断线试验线路段设计：

导线型号、悬垂串型号选定：

根据输电线路实际设计条件和试验线路段实际档距与高差，选择试验用导线型号和悬垂串型号，悬垂串长度要保证导线断线后，悬垂串和导线在摆动过程中最低点的对地距离大于0；

钢管杆和基础设计：

以断线工况作为钢管杆结构设计的控制工况，计算断线时钢管杆根部弯矩，依据GB50545-2010110kV～750kV架空输电线路设计规范设计钢管杆及基础；

导线断线：

采用手动脱钩卸载装置实现；

断线卸载装置、张力传感器和位移传感器安装于各档导线；

2)覆冰模拟及覆冰重量计算

覆冰采用捆绑等质量钢丝绳模拟；