[发明专利]用于模拟输电线路连续性倒塌过程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过程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：两基输电铁塔形支架、三跨导线等代缩尺模型和两个绝缘子串等代缩尺模型，两基输电铁塔形支架包括一基削弱型输电铁塔形支架，以作为试验中会发生倒塌的薄弱输电塔；另一基为普通型输电铁塔形支架，以作为试验中会发生倒塌的薄弱塔的邻塔；三跨导线等代缩尺模型通过缘子串等代缩尺模型悬挂于所述输电铁塔形支架及铰接边界之间；其中，试验测点布置在所述目标导线上以及所述普通型输电铁塔形支架的关键节点上。本发明可以获取连续性倒塌过程中的导线空间构型和响应特征，提高现有输电线路输电稳定性，减少由连续性倒塌破坏引起的经济损失。

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过程的风洞试验系统及方法。

背景技术

电网是生命线工程中的重要一环，在电网正常运行情况下，各个行业与机构才能正常运转。若发生输电线路连续性倒塌事故，由于恢复重建工作耗时长，往往造成局部地区长时间断电，严重影响居民生活并造成大额经济损失。

在输电塔线体系中，一基输电塔的倒塌会增加整体线路的不稳定性，增加多基输电塔连续性倒塌的概率。薄弱塔倒塌过程中，薄弱塔与邻塔的挂线点高差不断增大，导线呈现近似J形空间构型。不同的J形空间构型在导线张力、冲击荷载传递效率、对邻塔的作用力方向等方面均呈现显著差异，对输电线路连续性倒塌的触发有重要影响。由于导线是典型的柔性索结构，其强非线性给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触发因素和影响范围判别带来了很大难度，连续性倒塌过程中导线J形空间构型受力状态仍是亟待解决难题。

在展开和推进输电塔线体系风振研究过程中，风洞试验是非常重要的研究手段。大量的输电塔线体系风洞试验有效的帮助国内外研究人员分析不同工况下的输电线路风致响应特征。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风致响应研究基础上进行补充，针对薄弱塔倒塌导致的导线J形空间构型、受力状态及其风致响应特征进行研究。

因此，探究薄弱塔倒塌导致的导线J形空间构型，对不同倒塔位置导致的关键节点坐标差异进行量化分析评估，得到相应的受力特征与冲击荷载传递效率差异，找出其对连续性倒塌触发因素的影响，对于提高现有输电线路的运行稳定性，减少由连续性倒塌事故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过程的风洞试验系统及方法，以提高现有输电线路运行稳定性，减少由继连续性倒塌事故引起的经济损失。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种风洞试验系统，用于模拟输电线路连续性倒塌过程中导线J形空间构型响应特征，其包括：

两基输电铁塔形支架，其包括一基削弱型输电铁塔形支架，以作为试验中会发生倒塌的薄弱输电塔；另一基为普通型输电铁塔形支架，以作为试验中会发生倒塌的薄弱塔的邻塔；

三跨导线等代缩尺模型，其分别悬挂于所述输电铁塔形支架和铰接边界之间，其中，中间跨导线等代缩尺模型为目标导线，用于模拟输电线路连续性倒塌过程中导线在薄弱塔倒塌后形成的J形空间构型，在所述邻塔上和所述导线的关键节点上均布置有若干试验测点；

两个绝缘子串等代缩尺模型，其用于连接所述导线等代缩尺模型与所述输电铁塔形支架；其中，所述绝缘子串等代缩尺模型两端均为铰接连接，其中一端是绝缘子串等代缩尺模型与输电铁塔形支架的连接，另一端是绝缘子串等代缩尺模型与导线等代缩尺模型的连接。

如上所述的风洞试验系统，进一步的，所述输电铁塔形支架的挂线点高度与原型实际铁塔的挂线点高度满足几何相似，同时，所述输电铁塔形支架与原型实际铁塔满足动力特性相似，以及，所述导线等代缩尺模型与原型实际导线满足缩尺修正的几何相似。