学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

输电线路悬垂绝缘子串风致失效机理及防治

作　者: 邹祥艳
导　师: 龙文元
学　校: 南昌航空大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 悬垂绝缘子分裂导线断裂机理非线性摆锤
分类号: TM216
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 33次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

架空输电线路作为电力传输的重要方式，为国民经济的发展源源不断地提供动力。悬垂绝缘子串的风致断裂和风偏闪络等失效事故导致电力系统无法正常工作，给人们生活、经济发展带来严重影响。开展悬垂绝缘子串的风致灾害研究，了解其失效机理并有针对性地采取相应措施，对提高输变电线路的抗灾害能力具有重要的意义。本文针对一起江西电网500kV输电线路悬垂绝缘子串的断裂事故，通过对其断口进行分析，结合输电线路动力学特性，提出了悬垂绝缘子串风致断裂的机理。并采用有限元数值模拟与模型实验相结合的方法，研究了悬垂绝缘子串的动力学特性，证实了所提出的风致断裂机理，提出了悬垂绝缘子串防断和减小风偏的解决方案。首先，运用有限元和悬索理论，结合ANSYS软件实现了输电线的准确找形，在此基础之上，建立了以实际线路为原型，包含输电线、绝缘子串等的470m+470m档距的等效和四分裂体系有限元模型。有限元分析结果表明模型对多体系统动态特性的影响不大，同时表明分裂导线次档距振动与悬垂绝缘子串弯曲振动耦合，从而初步证实了所提出的断裂机理。其次，基于相似基本理论，确定了相似准则，通过建立30m+30m档距的有限元模型并进行迭代分析，获得了相关参数，构建了输电线路物理模型，设计了实验装置，通过风偏试验获得了多体系统中绝缘子串的摆动频率，与有限元分析结果吻合，表明所建立的有限元模型能有效分析绝缘子串动态特性。通过分裂导线与绝缘子串的耦合振动实验得到了耦合振动下绝缘子串的应变数据，结果表明在绝缘子串钢脚的根部产生的应力超过其疲劳极限，当循环达到一定次数时，将发生疲劳破坏，从而进一步证实了所提出的断裂机理。最后，提出了利用非线性摆锤来防治绝缘子串风致灾害，分别以绝缘子串摆动和弯曲振动固有频率为目标函数，实现非线性摆锤尺寸的设计。减振实验结果表明，合理的非线性摆锤设计能有效抑制绝缘子串弯曲振动和摆动，对防治绝缘子串风致断裂和风偏起到明显的效果。基于VC++，结合ANSYS和ABAQUS有限元软件的优势，开发了一套绝缘子串风致灾害防治辅助分析软件，便于工程应用，有助于提高工作效率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 研究目的及意义  9
  1.2 架空输电线路概述  9-12
    1.2.1 杆塔  9-10
    1.2.2 输电线  10
    1.2.3 绝缘子  10-11
    1.2.4 间隔棒  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-15
    1.3.1 悬垂绝缘子串风偏及防治研究现状  12-13
    1.3.2 绝缘子串风致断裂及防治研究现状  13-15
  1.4 本文主要研究内容  15-16
第2章悬垂绝缘子风致断裂机理分析  16-21
  2.1 疲劳与断裂理论  16-18
    2.1.1 疲劳与断裂基本理论  16-17
    2.1.2 疲劳断口的形貌  17-18
  2.2 绝缘子断口分析  18-19
  2.3 断裂机理分析  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章悬垂绝缘子串-导线体系有限元模型的建立  21-40
  3.1 有限元方法  21-23
    3.1.1 有限元理论概述  21-22
    3.1.2 结构动力分析原理  22-23
  3.2 悬索基本理论  23-28
    3.2.1 索的平衡方程  23-27
    3.2.2 索结构的找形  27-28
  3.3 体系有限元模型的建立  28-33
    3.3.1 输电线有限元模型的建立与验证  28-30
    3.3.2 绝缘子有限元模型  30-31
    3.3.3 间隔棒有限元模型  31-32
    3.3.4 体系有限元模型的建立  32-33
  3.4 模态分析  33-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章输电线路多体系统物理模型的构建与实验  40-53
  4.1 相似理论概述  40
  4.2 相似基本定理  40-42
  4.3 物理模型相似准则的确定  42-44
  4.4 物理模型实验  44-51
    4.4.1 实验设计与构建  44-47
    4.4.2 激振实验  47-51
  4.5 实验结果与分析  51-52
  4.6 本章小结  52-53
第5章悬垂绝缘子串风害防治研究  53-63
  5.1 振动控制基本理论  53-54
  5.2 动力吸振器的一般原理  54-56
  5.3 非线性摆锤的设计  56-59
  5.4 减振实验与结果分析  59-62
  5.5 本章小结  62-63
第6章悬垂绝缘子串风害防治辅助分析软件开发与应用  63-74
  6.1 软件开发环境  63
  6.2 ANSYS 二次开发接口  63-64
  6.3 程序原理与结构  64-66
    6.3.1 程序原理  64-65
    6.3.2 程序结构  65-66
  6.4 软件开发与应用  66-73
    6.4.1 数据库  66-67
    6.4.2 程序界面  67-68
    6.4.3 设置参数菜单  68-71
    6.4.4 分析计算与查看结果  71-73
    6.4.5 其它菜单  73
  6.5 本章小结  73-74
第7章结论  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士期间发表的论文  78-79
致谢  79-80

输电线路悬垂绝缘子串风致失效机理及防治

内容摘要

全文目录

相似论文