年度項目結(jié)題報告(已修改)
2025-04-06 01:26 本頁面
【正文】 編號：年度項目結(jié)題報告項目名稱： 輸電線路覆冰分布的實驗研究1五、項目研究結(jié)題報告輸電線路覆冰分布的實驗研究摘要：文章介紹了作者設(shè)計的利用造雪機進(jìn)行輸電線覆冰的實驗方案并羅列了實驗過程中采集到的原始數(shù)據(jù)，包括輸電線覆冰的現(xiàn)象、截面形狀、覆冰長度、覆冰厚度、覆冰密度及覆冰質(zhì)量。文章驗證了利用造雪機進(jìn)行輸電線覆冰的可行性。文章還通過實驗中觀察到的現(xiàn)象及數(shù)據(jù)，展示了輸電線覆冰的過程和特點，分析了覆冰對輸電線自重和所受風(fēng)荷載的影響、覆冰厚度沿輸電線橫向的變化規(guī)律，并通過與已有冰區(qū)劃分規(guī)范的對比，對地區(qū)冰區(qū)劃分給出了建議。關(guān)鍵詞：覆冰；輸電線路；影響程度；覆冰規(guī)律；對比規(guī)范1 引言在設(shè)計覆冰敏感的結(jié)構(gòu)時，需要考慮凍雨、覆雪、霧中覆冰所導(dǎo)致的大氣環(huán)境下的覆冰荷載。進(jìn)行覆冰荷載的研究可以幫助解決寒冷地區(qū)輸電線路和風(fēng)力發(fā)電機的許多相關(guān)問題。每年冬季，因線路覆冰而引發(fā)的輸電線路、絕緣子、桿塔的機械性破壞和導(dǎo)線的脫冰舞動頻繁發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟損失。對于風(fēng)力發(fā)電機而言[1]，風(fēng)力發(fā)電機葉片覆冰會導(dǎo)致葉片形狀的改變，影響葉片的空氣動力特性，導(dǎo)致機組出力下降，進(jìn)而造成發(fā)電機組效率降低甚至是大面積停機的嚴(yán)重后果。本文主要介紹覆冰荷載中的輸電線路覆冰分布的實驗研究。迄今為止，國內(nèi)已發(fā)生多起因覆冰過荷而導(dǎo)致的輸電線路、絕緣子及桿塔的損壞甚至倒塌。如自2008年1月12日至2月1日14時[2]，貴州全境遭受了50年以來最嚴(yán)重的大面積雪凝天氣，貴州電網(wǎng)因冰害引起500kV線路停運12條，220kV線路停運46條，110kV及以上累計受災(zāi)共計312條線路停運，倒桿塔302基，斷線393處，受到損害的電力線路共達(dá)4146條，造成44個縣市遭受大面積停電，全省電網(wǎng)解列為五個小網(wǎng)。有些地區(qū)的輸電線路覆冰甚至達(dá)到40mm以上，是導(dǎo)線直徑的數(shù)倍。可見，覆冰荷載對于輸電線路的影響是不可忽略的。隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的建設(shè)越來越重要，如何能夠減少寒冷地區(qū)輸電線路因覆冰而造成的經(jīng)濟損失成為了一個重要的研究方向。在這個大背景下，進(jìn)行對輸電線路覆冰分布的實驗研究，并在此基礎(chǔ)上觀察輸電線路覆冰的過程，分析覆冰對輸電線路力學(xué)性能的影響變得格外重要。除此之外，從土木工程災(zāi)害防御[3]的角度來分析輸電線路因雪災(zāi)而損毀的問題，不難發(fā)現(xiàn)：輸電線路及桿塔因覆冰而損毀的主要原因在于桿塔等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力失衡，其中覆冰荷載扮演了災(zāi)害性荷載的角色。如果能夠通過實驗發(fā)現(xiàn)輸電線路覆冰后的力學(xué)性能變化規(guī)律，進(jìn)而分析桿塔等構(gòu)件在雪災(zāi)過程中的失效原理，就能設(shè)計出更加穩(wěn)定的桿塔結(jié)構(gòu)，有效的減少雪災(zāi)所帶來的損失，即從土木工程的角度來防治災(zāi)害。而獲得輸電線路覆冰后的有關(guān)數(shù)據(jù)和力學(xué)性能變化規(guī)律，則是解決問題的出發(fā)點和突破口。2 主要研究內(nèi)容進(jìn)行輸電線路的覆冰實驗，觀測并記錄輸電線覆冰的形狀，覆冰分布狀況，覆冰厚度,覆冰質(zhì)量。2分析實驗數(shù)據(jù)，得到輸電線覆冰分布的規(guī)律。對比冰區(qū)劃分規(guī)范，根據(jù)實驗結(jié)果，對地區(qū)的冰區(qū)劃分給予建議。3 覆冰實驗方案、實驗數(shù)據(jù)及分析輸電線路覆冰實驗方案及原始實驗數(shù)據(jù)預(yù)實驗預(yù)實驗可以比較得出造雪機覆冰效果最佳的噴射距離和噴射角度，進(jìn)行預(yù)實驗，有利于使覆冰實驗現(xiàn)象明顯，便于觀察。實驗步驟：（1）利用造雪機向結(jié)構(gòu)直桿（約2m高）分別在距離4m、6m、8m處進(jìn)行覆冰操作，覆冰時長5分鐘，觀測結(jié)構(gòu)直桿的覆冰情況，比較出最佳覆冰距離，并拍攝照片。（2）利用造雪機向結(jié)構(gòu)直桿（約2m高），在已經(jīng)確定的最佳覆冰距離處，改變噴射角度進(jìn)行覆冰操作，覆冰時長5分鐘，觀測結(jié)構(gòu)直桿的覆冰情況，比較出最佳覆冰角度，并拍攝照片。圖1預(yù)實驗實驗結(jié)論：根據(jù)實驗效果（如圖1所示），比對后最終確定距造雪機6m遠(yuǎn)模擬效果最好，最佳噴射角度為平射。第一次覆冰實驗利用造雪機進(jìn)行覆冰操作，模擬自然狀態(tài)下輸電線覆冰，觀測覆冰的分布，覆冰截面的形狀，覆冰厚度及覆冰質(zhì)量。通過分析實驗原始數(shù)據(jù)，進(jìn)一步得出輸電線覆冰的規(guī)律。實驗溫度：4攝氏度。實驗研究對象：一根質(zhì)量為，總長度2米，試件架上跨度米，垂度20cm左右，直徑的輸電線。實驗步驟：（1）購買輸電線、網(wǎng)格紙，搭建試件架，架設(shè)輸電線。（2）選取溫度適宜（要求溫度低于5攝氏度），同時避免擾民（在22點前結(jié)束實驗）的時間段進(jìn)行實驗。3（3）啟動造雪機，向輸電線進(jìn)行覆冰操作，時長5分鐘。（4）關(guān)閉造雪機，將覆冰后的輸電線掛到室外一晚，使得造雪機噴射的水含量較大的雪得以冰凍密實。（5）次日早6點之前（防止室外溫度過高導(dǎo)致覆冰融化）進(jìn)行覆冰分布的觀測，覆冰厚度的測量，并拍攝照片。（6）重復(fù)進(jìn)行實驗，獲取更多實驗數(shù)據(jù)，使實驗
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