[发明专利]一种考虑风荷载与通电时间影响的导线垂度计算方法

说明书

本发明工况了一种考虑风荷载与通电时间影响的导线垂度计算方法，所述导线为钢芯铝绞线，本发明能够精确求解风荷载下以及通电时间影响下的温度变化产生的导线垂度变化。包括：S1、试验确定导线通电后，温度随时间变化的规律：分别试验钢芯以及各内层铝绞线、外层铝绞线温度随时间变化的规律，且分别测试内层铝绞线、外层铝绞线的迎风面、背风面、上风面、下风面；S2、建立导线的有限元模型，并基于该模型，计算导线的等效平均温度；S3、在不作用温度荷载只改变弹性模量的情况下，测试多种工况下，导线垂度随时间的变化情况；在不改变弹性模量的情况下，将平均温度对应的温度荷载作用在模型上，得到导线垂度随通电时间的变化情况。

技术领域

本发明涉及输电技术领域，特别是涉及一种考虑风荷载与通电时间影响的导线垂度计算方法。

背景技术

目前温度对导线的垂度变化进行数值模拟分析属于传统的力学分析方法，比较成熟，通过定义不同温度下导线的线胀系数，施加不同的温度荷载，通过有限元软件即可实现。但是由于受到风的影响，导线上作用的温度荷载以及弹性模量都将随时间产生变化。导线上的迎风侧和背风侧以及内外圈层的温度均不同，其对垂度的影响需要考虑。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑风荷载与通电时间影响的导线垂度计算方法，本发明能够精确求解风荷载下以及通电时间影响下的温度变化产生的导线垂度变化。

本发明的目的是这样实现的：

一种考虑风荷载与通电时间影响的导线垂度计算方法，所述导线为钢芯铝绞线，

S1、试验确定导线通电后，温度随时间变化的规律

分别试验钢芯以及各内层铝绞线、外层铝绞线温度随时间变化的规律，且分别测试内层铝绞线、外层铝绞线的迎风面、背风面、上风面、下风面；

S2、建立导线的有限元模型，并基于该模型，计算导线的等效平均温度；

S3、在不作用温度荷载只改变弹性模量的情况下，测试多种工况下，导线垂度随时间的变化情况；

在不改变弹性模量的情况下，将平均温度对应的温度荷载作用在模型上，得到导线垂度随通电时间的变化情况。

优选地，S2中，导线的等效平均温度的计算方法为：对模型两端的位移在轴向方向进行耦合，确保两端在变形后仍然为平面，在对每一股导线作用不同的温度荷载后，提取模型轴线方向的位移变化量l₁，再在整个模型上作用相同的温度荷载，提取模型轴向方向的位移变化量l₂，最后对比l₁和l₂的值，当l₁＝l₂时，l₂对应的温度值就是此时钢芯铝绞线对应的平均温度值；

计算多种工况下对应的平均温度值，并将各工况对应的平均温度与时间的关系进行曲线拟合，以求出其他时间点的温度，进而得到等效平均温度随通电时间的变化情况。

由于采用了上述技术方案，本发明通过定义截面不同位置的温度不同时对应的等效平均温度，能够精确求解风荷载下以及通电时间影响下的温度变化产生的导线变形以及温度引起弹性模量变化后产生的垂度变形。适用于精确评估在线监测系统中输电线的张力和变形。

与传统的计算方法仅仅只考虑均匀温度变化对输电线垂度的影响不同，本专利精确考虑了三方面变形：(1)温度产生导线变形；(2)风荷载导致温度分布变化；(3)温度导致钢芯铝绞线的弹性模量发生变化。综合考虑各种因素后，可以更加全面地考虑实际输电线路中的垂度、张力、温度等的关系。

附图说明

图1为钢芯温度随时间的变化图；

图2a为内层铝绞线温度随时间的变化图；

图2b为外层铝绞线温度随时间的变化图；