关键词： 台风   输电线路   风偏   跳闸   风险评估  

摘要： 架空输电线路作为我国电力系统的重要组成部分,广泛分布在山川、田野、城镇等复杂地质环境之中,承担着电力输送的重任。然而,由于这些线路长期暴露于自然环境中,易受到自然灾害的侵袭。输电线路在台风风雨下发生风偏极易发生导/跳线与输电铁塔之间放电引发跳闸,给电力部门安全运行带来了很大的挑战。关于输电线路风荷载和雨荷载的经验计算方法的已有相关研究,然而,在研究中未考虑风的因素造成的降雨角度发生变化,这对输电线路风雨荷载以及风偏角的计算产生重要影响。在计算导/跳线风偏角时,机械的采用刚性直棒法,为此本文对刚性直棒法计算风偏角的公式利用风洞试验结果进行修正。此外,传统方法中采用国标中输电线路与输电塔之间最小放电间隙作为判断是否发生跳闸的依据。然而,降雨会对最小放电间隙产生影响,从而导致使用国标中的最小放电间隙判断是否跳闸会造成极大误差。针对以上问题,本文所做工作如下: 分析风的基本特性,建立导/跳线及绝缘子的风荷载计算模型。通过对降雨进行分类建立对降雨的基本认识,利用Marshall-Palmer曲线的雨滴谱分布,建立雨滴的分布规律,描述降水中不同大小雨滴的分布情况。确定了通过降雨强度计算雨滴直径取值的方法,以风雨速度比确定风雨夹角,进而得到输电线路绝缘子及导线的竖向雨荷载及横向雨荷载。另外,根据输电线路导线和跳线的不同的结构进而确定其自重荷载的计算方法。 建立基于刚性直棒法的考虑风荷载、雨荷载以及自重荷载的的风偏角计算方法。然后,对风偏角计算公式的分析建立基于风洞试验的输电线路缩比模型,并设计试验研究输电线路的风偏特性。在试验中利用图像测量的方式测量风偏角,并验证了图像测量风洞中输电线路的风偏角的可行性。在试验中,利用真实跳线和缩比模型分别在原型风速和等效风速下进行试验,验证了等效缩比方法的有效性。分别研究输电线路耐张塔跳线和直线塔导线的风偏特性。根据试验结果对原始风偏计算模型进行修正并建立风偏角计算模型。 分别研究干字型塔、酒杯塔和猫头塔的线与输电塔之间最小间隙距离。研究了不同降雨量下不同电压等级输电线路最小放电间隙变化规律。以国标中设计规范为基准,建立输电线路与输电塔之间最小放电间隙计算式。建立了输电线路的风偏跳闸概率计算模型与风险评估模型。本文以典型输电线路案例为分析对象,将本文方法与传统的方法相对比,验证评估模型的可靠性与科学性。结果表明,在同一时间,三个电压等级的输电线路直线塔导线和耐张塔跳线使用本文方法计算的风偏跳闸概率和风险等级均明显高于传统方法。证实了在进行台风下输电线路风偏跳闸研究时,本文考虑风雨夹角、风偏角计算修正和降雨对最小放电间隙修正是必要的。另外,本文方法相比与传统计算方法相比,能更提前预警输电线路的风偏跳闸。

关键词： 输电线路   变电站   防雷保护   优化技术  

摘要： 随着信息技术的快速发展，防雷保护技术在输电线路与变电站中的应用得到了显著提升。然而，在复杂地形及雷电频发区域，传统防雷技术仍存在不足。基于此，本文通过分析现有防雷技术的应用现状，结合大数据和智能化监测系统的引入，优化了防雷保护技术。研究表明，经过优化的防雷系统有效降低了雷击造成的设备损坏和供电中断，提升了电力系统的安全性与稳定性，为未来防雷技术的进一步发展提供了参考。

关键词： 输电线路   继电器   功率振荡   故障   距离保护   闭锁  

摘要： 随着现代联合电力系统的建立,大容量、远距离输电线路越来越普遍,对电力系统稳定性和安全性提出了更高的要求。在高压输电线路中,距离保护因其具有受系统运行方式影响较小、保护范围较为稳定等特点被广泛应用。然而,电力系统经常遭受扰动影响而导致发电和输电之间的瞬态失配,这会进一步导致系统经历功率振荡过程。距离保护中阻抗继电器受电力系统功率振荡影响较大,如果不加以预防,将会对发电机和电力系统稳定性等造成威胁。本研究提出了两种方案来应对振荡期间的故障检测问题。文章具体内容如下: 首先,详细介绍了距离保护原理和仿真方法,通过MATLAB/Simulink搭建了四机两区域仿真系统和阻抗继电器模块,设置不同的故障类型、故障位置和阻值来创建多种故障场景,通过阻抗继电器观测到的阻抗轨迹进一步验证所搭建模型的准确性。 其次,介绍了多种引起阻抗入侵继电器动作区域的临界条件并对其中的功率振荡进行了详细研究,具体包括功率振荡的危害、功率振荡造成系统稳定和不稳定的原因、振荡时阻抗轨迹的变化规律以及振荡和故障的区别与联系。 最后,提出了两种距离保护闭锁和解闭锁方案,并对各种可能出现的临界事件进行了测试和讨论。在第一种方案中,提出了一种基于电流信号构建阿基米德螺旋线的新方法。该方案利用依据电流信号构建的螺旋轨迹计算瞬时周期数,它被用于区别振荡和故障。该方案的最大贡献在于通过滑差频率实现阈值设定,这不依赖于系统拓扑结构。文中采用三个不同系统进行测试,相关算例测试和分析验证了该方案在各种临界事件下的可行性。此外,算法具有简单的数理逻辑、不大的数据处理过程和较短的响应时间,更易于实际工程中应用。在第二个方案中,利用最小二乘法对由采样的电流信号在二维平面绘制的离散点进行圆拟合,从拟合圆中获取识别振荡和故障的关键信息。利用MATLAB软件搭建IEEE四机两区域系统模拟多种振荡和故障。仿真结果表明,与已有的工作相比,该方法能够探测单模(慢/快)功率摆动或多模功率摆动期间发生的远端高阻抗故障,对除功率振荡以外的电压不稳定、负载入侵同样具有较好的适用性。 图[83]表[17]参[99]

关键词： 输电线路   装配式钢结构岩石群锚基础   受力性能   试验研究   数值分析   设计方法  

摘要： 随着国民经济的飞速发展,输电线路施工建设范围愈加广泛,我国山区存在大量上部覆盖层薄的地层,输电塔基础会不可避免建设在此类地层。目前山区输电线路工程传统岩石群锚基础受工艺影响,有混凝土浇筑量大,施工周期长,对周围环境扰动较大等问题,不能满足我国绿色经济的要求。基于此,本文设计了一种新型装配式钢结构岩石群锚基础,其既能提供较大抗力又能便于山区小型机械化施工,对其受力性能展开研究,研究内容如下: 1、本文对装配式钢结构岩石锚杆基础进行了静载试验研究。依据规范,设计了一个装配式钢结构岩石群锚基础缩尺试件和三个装配式钢结构岩石单锚缩尺试件,缩尺比1:2,对其进行了多个工况静载试验研究,得到各试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限承载力及破坏模式,对试验结果进行详细分析。 2、运用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,将有限元计算得到的荷载-位移曲线、极限承载力和破坏模式与试验结果进行对比分析,两者吻合较好,验证有限元方法的可靠性。 3、在准确和可靠的建模方法的基础上,建立了新型基础足尺试件作为BASIC试件,在BASIC试件的基础上对新型基础的钢骨架腹板高厚比、翼缘宽厚比、锚筋直径、锚杆锚固深度、锚杆倾斜角度、岩石等级、灌浆料等级进行参数分析。研究结果表明:锚筋直径对新型基础抗拔受力性能影响较为显著;锚杆锚固深度、翼缘宽厚比和灌浆料等级对新型基础抗拔性能影响较大;钢骨架腹板高厚比及岩石等级对新型基础抗压性能影响较大;锚杆倾斜角度和岩石等级对基础抗剪承载力影响较大。给出了该基础各构件构造的建议取值,可供工程设计参考。 4、综合数值参数分析结果,修正了现行规范中群锚基础中单根锚杆承受上拔力公式及基础抗拔承载力计算公式,修正后的公式适用装配式钢结构岩石群锚基础。最后提出了装配式钢结构岩石群锚基础结构设计方法,为工程实际应用和相关技术标准的制定提供参考。

关键词： 装配式板式基础   拟静力试验   输电线路   精细化数值分析   真型试验  

摘要： 随着我国电力需求的不断增加,输电线路工程的建设面临着一系列挑战。在输电线路中,杆塔基础是至关重要的一部分,因为它承载着输电线路的重量和稳定性。目前,杆塔基础通常采用现浇基础进行施工,然而,这种方式存在着工业化程度不足和施工周期过长的明显缺陷。尤其是在复杂地质条件下,杆塔基础的施工难度更大,需要更高的技术水平。因此,为了应对这些挑战,需要加快杆塔基础施工技术的改进和创新,推动工程施工的工业化发展,以提高工程效率、保障施工质量,并最终满足不断增长的电力需求。 本文针对目前广泛采用的钢筋混凝土板式基础,新提出了后浇带U型钢筋连接、后浇带搭接连接、灌浆套筒连接和后张法有粘结预应力筋连接板带拼接方案。从组件加工、组件运输、现场施工和效果方面对不同板带拼接方案进行比较,并通过拟静力试验研究、有限元模拟及理论分析,对装配式板式基础板带的承载能力和破坏模式进行了研究,得到最优方案。 为了增强装配式板式基础中底板拼缝的抗裂能力,本文创造性地设计了一种新型的键槽复合胡子筋装配式拼缝。对设计的10个试件进行拟静力试验,深入探究键槽与胡子筋各自以及它们共同作用下对构件力学性能的影响,并了解其失效破坏模式。此外,为了进一步验证新型装配式拼缝的受力性能,本文还利用ABAQUS有限元软件对其进行了数值分析。通过对比数值分析结果与试验结果,验证了ABAQUS有限元软件在板带建模中的可靠性。最后,采用实际工程杆塔基础作用力进行装配式基础组件设计,加工制作组件,在不同埋深下开展上拔工况真型试验研究。论文主要研究成果如下: (1)装配式板式基础板带试验研究。各试件板带均发生受弯破坏且与普通混凝土的破坏规律相同;U型筋连接时,板带的抗弯承载力可达到现浇承载力的90%以上,相较于现浇板带的延性系数比值则达到1.5倍,较后浇带搭接连接和灌浆套筒连接承载力高、稳定性好,为推荐采用的拼接方案。 (2)装配式板式基础板带抗弯性能影响因素。U型筋的锚固长度越长,构件的承载力越大,延性越大;提高后浇带混凝土强度等级可提高装配式混凝土板带连接节点的极限承载力,但变形能力会有所降低;设置键槽复合胡子筋拼缝的装配式板带较平接缝板带极限荷载提高12.5%,较现浇板带极限荷载提高8.3%;当配筋率相同时,使用小直径的钢筋构件抗弯承载能力提高29.4%。 (3)装配式板式基础板带抗裂性能影响因素。与平行装配式拼缝相比,键槽复合胡子筋装配式拼缝的开裂荷载提高40%。在交界面处只增设胡子筋可有效提高装配式构件的抗裂能力,但对装配式构件的承载力影响不大。当配筋率相同时,使用小直径的钢筋可明显提高装配式构件的抗裂能力。 (4)装配式板式基础板带拼缝剪切性能影响因素。通过剪切试验研究平接缝、键槽、胡子筋、键槽复合胡子筋对拼缝处截面抗剪承载力的影响规律,得到在交界面处设置胡子筋较设置键槽可更有效地提高装配式拼缝的抗剪承载力;键槽复合胡子筋拼缝抗剪承载力较平接缝提高26.7%。 (5)装配式板式基础整体受力性能研究。分析现场真型试验数据得到装配式板式基础受力性能良好,实际上拔承载力大于设计值,满足行业规范要求。

关键词： 输电线路   运行状态   在线监测   电场感应  

摘要： 智能电网的快速发展要求可靠、稳定的供电，然而各种不确定因素引起的线路故障严重威胁电力系统的安全运行，因此对输电线路运行状态的在线监测至关重要。由于在线监测装置工作环境特殊，所以利用线路周围空间存在的能量是解决供电问题的有效方法。基于电场感应的取能技术是一种新型供电技术，本文提出了一种优化的高电位电场感应取能方法，大幅度提高了取能功率，在此基础上优化设计了稳压电路应用于在线温度监测装置，对电场能量的收集和使用进行了试验验证。　　首先，理论分析高电位电场感应取能方法和影响取能功率的因素，并对该方法中取能极板的尺寸、安放位置、变压器参数和其补偿电容以及变压器二次侧的稳压电路进行了设计。电场感应取能分为直接取能、低电位取能与高电位取能，通过理论分析选取了其中的高电位取能方法进行论文研究。在基于基本的高电位电场感应取能原理的基础上，提出了优化的高电位电场感应取能方法，通过建立优化的高电位取能等效电路模型，对其进行理论分析和公式推导。　　其次，在理论分析的基础上进行建模仿真，仿真分析两种因素对取能功率的影响程度以及各种稳压电路的可行性。使用有限元仿真软件对优化的高电位电场感应取能方法中变压器一次侧的结构建模，仿真出不同的取能极板面积和对地距离情况下，取能极板对地分布电容的各组数据，然后使用Simulink仿真分析了变压器的补偿电容和取能极板的对地分布电容对取能功率的影响情况。然后在优化的高电位电场感应取能方式的变压器二次侧，接入三种稳压电路，研究了稳压电路的负载功率特性以及带负载能力。　　最后，实验验证了优化高电位电场感应取能的有效性和三种稳压电路的可行性，并且对基于ZigBee无线传输的在线温度监测装置进行实验研究。在35kV的电压等级下的试验表明:未稳压电路测得的最大取能功率约491mW;充放电式电路接40Ω负载时，取能功率约为104.98mW,电路损耗约为12.74％;稳压二极管电路接500Ω的负载时，取能功率约为17.64mW,电路损耗约为84.87％;三端稳压电源电路接80Ω的负载时，取能功率约为110mW,电路损耗约为64.16％。基于试验数据，选择了其中效果最好的充放电式稳压电路对测温装置进行试验，最终设备正常工作时，测得取能功率为160.42mW。