一种输电线路风-冰耦合荷载断线效应的分析方法技术

一种输电线路风‑冰耦合荷载断线效应的分析方法，包括以下步骤：（1）确定输电塔线体系的几何参数和物理参数，建立输电塔线体系分析模型；（2）确定输电塔线体系的覆冰荷载；（3）建立覆冰荷载作用下的输电塔线体系反应的非线性分析方法；（4）建立导线覆冰厚度变化的风荷载模型；（5）建立风‑冰耦合荷载作用下输电导线发生断线的动力分析方法，分析计算输电线路覆冰断线的动力效应。本发明专利技术提出的方法同时考虑了覆冰荷载和风荷载的耦合作用，并且分析公式显示表达，计算速度快，计算量小，可以有效地克服目前传统方法的不足。本发明专利技术适用于各种不同跨度和垂度的输电塔线体系在冰‑风耦合荷载作用下的覆冰断线效应分析计算。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输电线路风-冰耦合荷载断线效应的分析方法，属输电线路荷载分析和减灾防灾

技术介绍
输电线长期在野外服役容易在恶劣环境荷载作用下发生损伤和破坏，我国多发由于覆冰所引起的输电导线断裂破坏事故。我国的输电线路覆冰灾害多发在冬季和初春，导线覆冰受输电线路当地微气象条件的影响如：环境风速、环境温湿度及地形等因素。冻结高度位置的空气中的水汽容易形成过冷却水滴、雪花或冰晶。过冷却水滴下落过程中将碰到输电线路，由于导线或杆塔表面温度较低，过冷却水滴将迅速在结构表面凝结形成覆冰。按照输电线路覆冰的形成条件，通常可将导线覆冰分为雾凇、雨凇、混合淞、雪和雾等。我国雨凇多见于河南、湖北、湖南、粤北、赣南及皖南等丘陵地区，而雾凇多见于云贵高原或海拔1000m以上山区。我国多发输电线路的覆冰断线事故。据不完全统计自建国以来我国输电线路已发生冰灾事故上千次。2008年我国南方遭受了严重的冰雪灾害天气，多个省份的电网遭受了严重的冰灾。在覆冰荷载作用下所引起的输电线路损伤和断线事故严重威胁了电力设施的正常使用。导线覆冰破坏问题已成为影响输电线路施工安全服役的主要因素之一。国内外研究表明，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路风‑冰耦合荷载断线效应的分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)确定输电塔线体系的几何参数和物理参数，建立输电塔线体系分析模型；(2)确定输电塔线体系的覆冰荷载；(3)建立覆冰荷载作用下的输电塔线体系反应的非线性分析方法；(4)建立导线覆冰厚度变化的风荷载模型；(5)建立风‑冰耦合荷载作用下输电导线发生断线的动力分析方法，分析计算输电线路覆冰断线的动力效应。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路风-冰耦合荷载断线效应的分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)确定输电塔线体系的几何参数和物理参数，建立输电塔线体系分析模型；(2)确定输电塔线体系的覆冰荷载；(3)建立覆冰荷载作用下的输电塔线体系反应的非线性分析方法；(4)建立导线覆冰厚度变化的风荷载模型；(5)建立风-冰耦合荷载作用下输电导线发生断线的动力分析方法，分析计算输电线路覆冰断线的动力效应。2.根据权利要求1所述的一种输电线路风-冰耦合荷载断线效应的分析方法，其特征在于，所述输电塔线体系分析模型的表达式如下：K=Kt+Σi=1nlKci]]>M=Mt+Σi=1nlMci]]>式中：为第i根导线的质量矩阵；为第i根导线的刚度矩阵；Mt为输电塔结构的整体质量矩阵；Kt为输电塔结构的刚度矩阵；nl为塔线体系中输电导线的数量。3.根据权利要求1所述的一种输电线路风-冰耦合荷载断线效应的分析方法，其特征在于，所述覆冰荷载由如下公式确定：γi=qiA=9.8πd[D+b]ρiA]]>式中：D为输电导线直径(m)；b为覆冰厚度(m)；qi为单位长冰柱的重力(N)；ρi为覆冰密度(kg/m3)。4.根据权利要求1所述的一种输电线路风-冰耦合荷载断线效应的分析方法，其特征在于，所述输电塔线体系反应的非线性分析方法由以下公式确定：(KL+KNL)△x-R＝0式中：KL为塔线体系的线性刚度矩阵；KNL为塔线体系的非线性刚度矩阵；其中覆冰荷载作用下第i根输电导线的刚度矩阵可表示为：Kci=Kli+Knli]]>整体坐标系下第i根输电导线的第m个单元的非线性刚度矩阵可表示为自重荷载和覆冰荷载引起的非线性刚度矩阵之和：Knli,m=KG,li,m+KI,li,m]]>式中：第i根输电导线的第m个单元由于导线自重荷载引起的非线性刚度矩阵可表示为：式中：Gi为导线自重在第i根输电导线的第m个单元内引起的应力；li为第i根输电导线的第m个单元的长度；同理第i根输电导线的第m个单元由于覆冰荷载所引起的非线性刚度矩阵可表示为：式中：FiI为导线覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，邓静伟，陈波，
申请(专利权)人：国网江西省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，江西科晨高新技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36