一种脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法技术

本发明专利技术公开了一种脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，包括以下步骤：1、迭代求解输电线在平均风偏状态下的输电线弦向张力H；2、求解输电线在脉动风作用下的动态张力DH；3、求解输电线端部张力。本发明专利技术的脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，可以在输电杆塔设计中的杆塔结构荷载计算时，考虑脉动风在输电线两端造成的动态张力的影响，这对于加强杆塔承载能力，保证电网安全运行具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，尤其是一种脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，属于输电杆塔设计

技术介绍
架空输电线路风偏是输电线路运行过程中的常见现象，风偏跳闸是造成电网运行故障的较频繁的原因。输电线路不同于传输线，在强风的作用下容易发生相间不同期摇摆，一方面会造成相间距离减小，严重时会导致相间击穿，悬挂点处相对地闪络；一方面在长时间的风偏之后容易造车绝缘子、金具、杆塔的疲劳损坏。而风偏跳闸后的重合闸成功率较低。输电线路作为一种风致敏感结构，具有大变形小位移的非线性特点，因此在输电杆塔设计中的杆塔结构荷载计算时有必要考虑风偏效应所带来的影响。在以往的设计中，往往只是将输电线上作用的平均风载荷乘以一定的经验系数，而忽略了脉动风对输电线的影响。实际当中的风速是平均风速和脉动风速的叠加，因此在输电杆塔设计中的杆塔结构荷载计算时需要考虑脉动风在输电线两端造成的动态张力的影响，这对于加强杆塔承载能力，保证电网安全运行具有重要意义。本专利技术在建立输电线在平均风载和脉动风载的基础上求解了输电线风偏时的动态张力，为输电杆塔设计中的杆塔结构荷载计算提供了参考。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷或不足，本专利技术提出一种脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，计算脉动风影响下的输电线路风偏时的动态张力。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，包括以下步骤：1)迭代求解输电线在平均风偏状态下的输电线弦向张力H：H=EA24L2(q2H2-(mg)2H02)+H0---(1)]]>其中，m为输电线单位长度的质量；g为重力加速度；H0为输电线重力状态下的初始弦向张力；E为输电线的弹性模量；A为输电线的截面面积；L为输电线跨度；q为重力与平均风压的合力，其计算方法为：q=(mg)2+(fv‾)2---(2)]]>其中，为平均风压，其计算方法为：fv‾=12ρv‾2CdD---(3)]]>其中，ρ为空气密度，为平均风速，Cd输电线在平均风压下的阻力系数，1)为输电线直径。2)求解输电线在脉动风作用下的动态张力ΔH：ΔH=EAqHLeab---(4)]]>其中，输电线等效长度所述β通过迭代求解得到，其中所述a由2am′b(ω2-8EAgfHLeL2b)-c=0]]>求解得到，其中c=sinθ∫0Lfv(x,t)(1-tanβL2sinβx-cosβx)dx,]]>平均风偏平面内的导线弧垂脉动风压其中，v(t)为脉动风速；3)求解输电线端部张力：Tx＝H+ΔH       (5)Ty=4sinθ(H+ΔH)fL---(6)]]>Tz=4cosθ(H+ΔH)fL---(7)]]>式中平均风骗角θ=arctan(fv‾mg).]]>本专利技术的有益效果在于：本专利技术的脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，可以在输电杆塔设计中的杆塔结构荷载计算时，考虑脉动风在输电线两端造成的动态张力的影响，这对于加强杆塔承载能力，保证电网安全运行具有重要意义。附图说明图1是输电线路在重力状态、平均风偏状态、脉动风状态下的构型示意图；图2是输电线路在平均风偏状态下的受力图；图3是输电线路在脉动风作用下的受力图。具体实施方式实施例一种脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，包括以下步骤：1)迭代求解输电线在平均风偏状态下的输电线弦向张力H：H=EA24L2(q2H2-(mg)2H02)+H0---(1)]]>其中，m为输电线单位长度的质量；g为重力加速度；H0为输电线重力状态下的初始弦向张力；E为输电线的弹性模量；A为输电线的截面面积；L为输电线跨度；q为重力与平均风压的合力，其计算方法为：q=(mg)2+(fv‾)2---(2)]]>其中，为平均风压，其计算方法为：fv‾=12ρv‾2CdD---(3)]]>其中，ρ为空气密度，为平均风速，Cd输电线在平均风压下的阻力系数，D为输电线直径。2)求解输电线在脉动风作用下的动态张力ΔH：ΔH=EAqHLeab---(4)]]>其中，输电线等效长度所述β通过迭代求解得到，其中所述a由2am′b(ω2-8EAgfHLeL2b)-c=0]]>求解得到，其中c=sinθ∫0Lfv(x,t)(1-tanβL2sinβx-cosβx)dx,]]>平均风偏平面内的导线弧垂脉动风压其中，v(t)为脉动风速；3)求解输电线端部张力：Tx＝H+ΔH           (5)Ty=4sinθ(H+ΔH)fL---(6)]]>Tz=4cosθ(H+ΔH)fL---(7)]]>式中平均风骗角θ=arctan(fv‾mg).]]>该计算方法的理论建模过程如下：建立输电线在平均风偏状态下的静力平衡方程H∂2v∂x2+mg=0H∂2w∂x2+fv‾=0---(8)]]>其中，H为输电线在平均风偏状态下的弦向张力，v和w分别为输电线在平均风偏状态下的面外和面内位移，m为输电线单位长度的质量，g为重力加速度，为平均风压。fv‾=12ρv‾2CdD---(9)]]>其中，ρ为空气密度，为平均风速，Cd输电线在平均风压下的阻力系数，D为输电线直径。输电线在平均风偏状态下的风偏角：θ=arctan(fv‾mg)---(10)]]>重力与平均风压的合力：q=(mg)2+(fv‾)2---(11)]]>以导线走向为x轴，以垂直x轴的水平方向为y轴，以重力方向为z轴建立坐标系。在重力作用下的输电线形状方程：z(x)=4f0x(L-x)L2---(12)]]>其中，L为输电线跨度，f0为输电线重力作用下的弧垂，x为水平坐标轴坐标。f0=mgL28H0---(13)]]>其中，H0为输电线重力状态下的初始弦向张力。根据变形协调条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，包括以下步骤： 1)迭代求解输电线在平均风偏状态下的输电线弦向张力H： 其中，m为输电线单位长度的质量；g为重力加速度；H0为输电线重力状态下的初始弦向张力；E为输电线的弹性模量；A为输电线的截面面积；L为输电线跨度；q为重力与平均风压的合力，其计算方法为： 其中，为平均风压，其计算方法为：其中，ρ为空气密度，为平均风速，Cd输电线在平均风压下的阻力系数，D为输电线直径；2)求解输电线在脉动风作用下的动态张力ΔH： 其中，输电线等效长度所述β通过迭代求解得到，其中所述a由求解得到，其中平均风偏平面内的导线弧垂脉动风压其中，v(t)为脉动风速；3)求解输电线端部张力： Tx＝H+ΔH          (5) 式中平均风偏角。

【技术特征摘要】
1.一种脉动风作用下输电线风偏时的横担挂点荷载计算方法，包括以下步骤： 
1)迭代求解输电线在平均风偏状态下的输电线弦向张力H： 
其中，m为输电线单位长度的质量；g为重力加速度；H0为输电线重力状态下的初始弦向张力；E为输电线的弹性模量；A为输电线的截面面积；L为输电线跨度；q为重力与平均风压的合力，其计算方法为： 
其中，为平均风压，其计算方法为： 
其中，ρ为...

【专利技术属性】
技术研发人员：万书亭，古祥科，李永刚，韩永强，李龙，隆玉福，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，国网青海省电力公司海西供电公司，
类型：发明
国别省市：河北;13