【摘 要】
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输电线路覆冰是影响电网安全运行的重要问题之一,现有监测手段主要是以力学检测为主,图像检测为辅,在一定程度上实现了对输电线路覆冰有效监测,但是覆冰往往伴随着大风天气,输电线路拉力传感器测到的往往是导线冰风耦合荷载,因此想要准确测量导线冰荷载就必须消除风荷载的影响。本文以现有悬索力学理论为基础,考虑了动态瞬时风荷载、冰荷载以及温度变化的影响,构建覆冰导线动态张力计算模型,通过仿真分析瞬时风荷载对覆冰导
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输电线路覆冰是影响电网安全运行的重要问题之一,现有监测手段主要是以力学检测为主,图像检测为辅,在一定程度上实现了对输电线路覆冰有效监测,但是覆冰往往伴随着大风天气,输电线路拉力传感器测到的往往是导线冰风耦合荷载,因此想要准确测量导线冰荷载就必须消除风荷载的影响。本文以现有悬索力学理论为基础,考虑了动态瞬时风荷载、冰荷载以及温度变化的影响,构建覆冰导线动态张力计算模型,通过仿真分析瞬时风荷载对覆冰导线气动特性以及动态张力的影响,并进行野外覆冰试验验证仿真结果及计算模型的正确性。论文主要工作及结论如下:（1）对覆冰导线进行力学分析,构建覆冰导线力学模型,确定荷载、温度变化与导线端部动态张力的关系。根据覆冰导线静态水平张力以及温度变化可以计算出导线冰荷载,当线路垂跨比小于0.075时,导线轴向张力可以替代水平张力进行计算。根据覆冰导线面内、面外位移与张力关系,结合变形协调方程,建立瞬时风荷载、冰荷载、温度变化与覆冰导线轴向张力定量关系,通过输入瞬时风荷载、温度变化量以及冰荷载可以直接求解瞬时风下覆冰导线端部张力。（2）覆冰导线气动特性系数受到覆冰形状、厚度以及风速的影响。相同条件下,扇形覆冰导线气动阻力系数远大于新月形覆冰导线气动阻力系数。覆冰导线气动阻力系数随着风速增大而减小。新月形覆冰导线气动阻力系数随着覆冰厚度的增加而减小,扇形覆冰导线的气动阻力系数与之相反。拟合得到不同覆冰形状下导线气动阻力系数回归函数。（3）新月形及扇形覆冰导线端部轴向动态张力随瞬时风速都大致呈现二次方增长趋势,风速越大,以平均风计算静态张力表征动态张力的误差越大,在本文算例条件下（10 mm新月形覆冰）,平均风速为20 m/s时,差值与静态张力比率为11.19%,无法使用静态张力表征动态张力。对于新月形覆冰,随着覆冰厚度的增加,导线动态张力增量随瞬时风速变化的离散程度变小,增长速率变小。对于扇形覆冰,随着截面迎风长度的增加,导线动态张力增量随瞬时风速变化的离散程度变大,增长速率变大。（4）自然覆冰状态下,随着瞬时风速增大覆冰导线动态张力增大,覆冰导线振动加剧。当覆冰为新月形及翼形时,随着覆冰厚度增加,导线端部轴向动态张力增量随瞬时风速增长速率变小。在本文试验条件下,瞬时风下试验导线动态张力增量计算值与实测值相近,最大相对误差均在15%左右。（5）结合覆冰导线端部静态及动态张力计算,提出导线覆冰质量计算方法,自然覆冰状态下,最大相对误差10.81%。
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