[发明专利]一种用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统及方法，涉及输电线路抗风技术领域，其包括：四基输电塔和三跨导线地线，四基输电塔包括两基边界塔与两基中间塔，其中，一基中间塔为完全气动弹性模型，以作为试验的目标塔；另一基中间塔为等效支架塔，以作为试验中会发生倒塌的薄弱塔；两两相邻的所述输电塔之间通过所述导线地线连接；其中，试验测点布置在所述目标塔上以及所述导线地线的关键节点上。本发明可以提高现有输电线路输电稳定性，减少由继发性倒塔引起的经济损失。

技术领域

本发明涉及输电线路抗风技术领域，尤其涉及一种用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统及方法。

背景技术

电网作为重要的生命线工程，其安全运行是各个行业与机构正常运转的基础。若发生输电塔倒塌事故，由于恢复重建工作耗时长，往往造成局部地区长时间断电，严重影响正常的生活和生产，因此输电线路风致倒塔事故通常导致巨大的经济损失。

在输电线路中，一基输电塔的倒塌会增加整体输电线路的不稳定性，增加多基输电塔连续性倒塌的概率。薄弱塔倒塌后的输电线路塔-线体系振动特性分析及继发性多基输电塔连续性倒塌的主要触发因素和影响范围判别仍是亟待解决难题。

在展开和推进输电塔-线体系风振研究过程中，风洞试验起到了极大的帮助作用，国内外研究人员均开展了大量的输电塔-线体系气弹模型风洞试验去分析不同工况下的输电线路风致响应特征。此方法虽然经济成本高、技术难点多，但是仍有不可替代的重要性。目前的输电线路抗风研究往往针对初始破坏的输电塔，而实际破坏事故中多基输电塔串倒常发生在两端为耐张塔中间为直线塔的某个耐张段区域内，因此有必要在现有的塔-线耦联研究基础上进行补充，针对一个耐张段中薄弱塔倒塌后的相邻跨塔-线响应及极限承载力进行研究。

因此，探究薄弱塔倒塌后的邻塔极限承载能力，对不同倒塔位置导致的极限承载力差异进行量化分析评估，根据不同线路中不同塔型的特点进行分析，得到相应的受力特征与破坏特征，找出发生继发性串倒的触发因素，对于提高现有输电线路输电稳定性，减少由继发性倒塔引起的经济损失有着显著的作用与价值。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统及方法，提高现有输电线路输电稳定性，减少由继发性倒塔引起的经济损失。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，其包括：

四基输电塔，其包括两基边界塔与两基中间塔，其中，一基中间塔为完全气动弹性模型，以作为试验的目标塔；另一基中间塔为等效支架塔，以作为试验中会发生倒塌的薄弱塔；

三跨导线地线，两两相邻的所述输电塔之间通过所述导线地线连接；其中，试验测点布置在所述目标塔上以及所述导线地线的关键节点上。

如上所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，进一步地，所述目标塔的完全气动弹性模型是指，满足几何相似、Strouhal数相似、弗劳德数相似、弹性参数和惯性参数相似，同时，所述目标塔的杆件满足刚度相似、气动外形相似，并通过内置铅丝满足质量相似。

如上所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，进一步地，所述导线地线采用修正系数对跨度进行缩减，使其能够适用于现有的风洞试验室尺寸；所述导线地线的等代缩尺模型采用外包ABS塑料管并用不锈钢丝配重的方式以模拟导线地线的迎风面积和质量；导线地线等代缩尺模型上的轴力、风力、重力之比与原输电导线地线相等。

如上所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，进一步地，所述试验测点的测量装置包括激光位移计、加速度传感器和可测量动应变的光纤布拉格光栅。

如上所述的用于模拟输电线路连续性倒塌的风洞试验系统，进一步地，所述薄弱塔包括：

支架塔装置，其作为实际工程中输电塔的等效缩尺支架模型；