1導(dǎo)線舞動(dòng)及防舞效果

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1、振動(dòng)與沖，1;第29卷第5期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVol.29No.52010覆冰輸電導(dǎo)線舞動(dòng)及防舞效果分析孫珍茂，樓文娟(浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)工程研究所，杭州31∞58)摘要:根據(jù)拉格朗H運(yùn)動(dòng)方程推導(dǎo)了兩端固定的安裝了壓重或失諧擺這兩種防舞器的覆冰輸電導(dǎo)線舞動(dòng)的非線性微分方程組;提出了臨界風(fēng)速的計(jì)算方法;采用龍格庫塔方法在時(shí)域中直接求解舞動(dòng)非線性微分方程組得到舞動(dòng)振幅的時(shí)間歷程。以某試驗(yàn)導(dǎo)線作為算例，研究結(jié)果表明:當(dāng)輸電導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)頻率與橫風(fēng)向頻率接近時(shí)扭轉(zhuǎn)舞動(dòng)可以激發(fā)橫風(fēng)向舞動(dòng);當(dāng)t

2、顯著變化，并存在一個(gè)最不利垂度或最不利張力使導(dǎo)線舞動(dòng)振幅達(dá)到最大;壓重防舞可以減小但不能消除導(dǎo)線的舞動(dòng)，而失諧擺防舞器可以完全消除導(dǎo)線的舞動(dòng)。關(guān)鍵詞:舞動(dòng);輸電導(dǎo)線;防舞;1拖界風(fēng)速中圖分類號(hào)TM726.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A風(fēng)吹向因覆冰而變?yōu)榉菆A形斷面的輸電導(dǎo)線時(shí)，重、失諧擺及阻尼器等來抑制舞動(dòng)[9]O在一定條件下，風(fēng)對(duì)導(dǎo)線的氣動(dòng)力作用將會(huì)誘發(fā)導(dǎo)線本文假設(shè)導(dǎo)線舞動(dòng)的模態(tài)為通常觀測(cè)到的半波舞產(chǎn)生一種低頻、大振幅的自激振動(dòng)，這種振動(dòng)屬于馳動(dòng)[叫，根據(jù)拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程推導(dǎo)了兩端固定的安裝振，而輸電導(dǎo)線的馳振通常也稱為舞動(dòng)。如果風(fēng)作用了壓重或失諧擺這兩種防舞器的覆冰輸電導(dǎo)線舞動(dòng)的的時(shí)間足

3、夠長，則舞動(dòng)的振幅可能會(huì)很大，實(shí)測(cè)到的舞非線性微分方程組;然后采用龍格一庫塔法數(shù)值求解動(dòng)振幅可以達(dá)到10m以上[IJ。舞動(dòng)在我國發(fā)生的頻該微分方程組，得到了輸電線舞動(dòng)的響應(yīng)時(shí)程;根據(jù)微率較高，例如，僅2005年在我國中西部地區(qū)就發(fā)生了分方程穩(wěn)定性理論推導(dǎo)了導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)的條件;探討舞動(dòng)50多起[刻，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于舞動(dòng)振了舞動(dòng)發(fā)生的機(jī)理，驗(yàn)證了尼戈?duì)栁鑴?dòng)理論;計(jì)算了舞幅很大，很容易造成線路跳閘、停電甚至拉倒桿塔，因動(dòng)振幅與風(fēng)速、導(dǎo)線水平張力(垂度)的關(guān)系。最后研此對(duì)輸電線舞動(dòng)響應(yīng)的計(jì)算及對(duì)防舞措施的研究是十究了壓重及失諧擺兩種防舞措施的效果。分必要的O1裝有防舞器的

4、輸電導(dǎo)線舞動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程鄧哈托于1932年最早提出了覆冰輸電導(dǎo)線舞動(dòng)的鄧哈托橫風(fēng)向舞動(dòng)機(jī)理，該機(jī)理認(rèn)為當(dāng)覆冰導(dǎo)線升壓重防舞和失諧擺防舞器是實(shí)際工程中應(yīng)用較為力系數(shù)的斜率為負(fù)時(shí)導(dǎo)線受到的空氣阻尼為負(fù)是導(dǎo)致廣泛的兩種防舞器。所謂壓重防舞是指在導(dǎo)線上布置輸電導(dǎo)線舞動(dòng)的原因[3J0Blevins和Iwan于1974年發(fā)一定數(shù)量的重錘來抑制導(dǎo)線的舞動(dòng);失諧擺防舞器則表了橫風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)搞合的二自由度舞動(dòng)模型[4J;1981是指由擺臂和重錘組成的，導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)時(shí)可以隨同導(dǎo)線年尼戈?duì)柾ㄟ^試驗(yàn)證明了即使不滿足鄧哈托舞動(dòng)的條一起扭轉(zhuǎn)的單擺。本文首先推導(dǎo)了裝有壓重或者失諧件舞動(dòng)也能夠發(fā)生，提出了導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)

5、舞功能夠激發(fā)擺這兩種防舞器的覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，通過設(shè)1置該方程中的防舞器的參數(shù)值，方程也即為描述未安導(dǎo)線橫風(fēng)向舞動(dòng)的尼戈?duì)栁鑴?dòng)機(jī)理[501992年Jones提出了橫風(fēng)向和順風(fēng)向搞合的二自由度舞動(dòng)模型，該裝防舞器的覆冰導(dǎo)線的舞動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程。文認(rèn)為順風(fēng)向舞動(dòng)同樣也能夠激發(fā)導(dǎo)線的橫風(fēng)向舞圖1(a)為兩端點(diǎn)固定的單跨輸電線示意圖。坐標(biāo)動(dòng)[6J1993年Desai提出了全面考慮導(dǎo)線三個(gè)方向運(yùn)s為導(dǎo)線上的點(diǎn)距離原點(diǎn)的弧長。由于風(fēng)垂直吹向?qū)動(dòng)的三自由度模型，并用攝動(dòng)法推導(dǎo)了臨界風(fēng)速及舞動(dòng)振幅的計(jì)算方法[7J2002年我國學(xué)者于俊清等也提T///出了舞動(dòng)的三自由度模型，計(jì)算了舞動(dòng)的響

6、應(yīng)時(shí)程[刑。防舞方面已經(jīng)發(fā)展了多種抑制舞動(dòng)的措施，有的是通外/人半島/巾過改變導(dǎo)線所受的空氣功力特性來抑制舞動(dòng)，如常用。的擾流繩;有的是通過改變導(dǎo)線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如安裝壓zy(a)(b)基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50638010)收稿日期2009-03-04修改稿收到日期，2009-06-09圖i輸電線及覆冰導(dǎo)線橫斷面模型第-作者孫珍茂男，博士生，1979年生Fig.1Modeloficedtransmissionlineanditssection142振動(dòng)與沖擊2010年第29卷線時(shí)導(dǎo)線舞動(dòng)的振幅最大，所以假設(shè)風(fēng)向垂直于導(dǎo)線將式(1)-式(3)代人式(6)、式(7)

7、可得由廣義坐標(biāo)表的走向。圖1(b)為覆冰導(dǎo)線橫斷面示意圖，0點(diǎn)為覆示的應(yīng)變?yōu)?冰導(dǎo)線截面的質(zhì)心，θ為導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)角。8，去;cos{:S)V(t)+去?叫苦)W(t)+設(shè)導(dǎo)線總弧長為L，彈性模量為E，剪切模最為G，截面積為A，極慣性矩為lp'單位長度導(dǎo)線及覆冰的總~[;叫苦)l2[f(t)+W2(t)](8)質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為m和J;導(dǎo)線的初張力為To，初扭矩為Moo若采用壓重防舞，則在導(dǎo)線上等間距布置80=f-叫苦)θ(t)(9)N個(gè)重錘，設(shè)每個(gè)重錘的質(zhì)量為戰(zhàn)，坐標(biāo)為5;;若采用輸電線的勢(shì)能包括導(dǎo)線應(yīng)變引起的應(yīng)變