考虑风作用的覆冰四分裂导线脱冰跳跃动态模型研究

《Energies》：Dynamic Response of Ice-Shedding Jump of Iced Quad-Bundled Conductors Under Ice–Wind Coupling Effects

　　

摘要

输电导线上覆冰的脱落可能引发严重的垂直跳跃和张力突变，威胁重冰区输电线路的电气间隙和结构安全。为研究风荷载、覆冰分布和脱冰模式的耦合作用，本文建立了一个考虑风作用的覆冰四分裂导线脱冰跳跃动态模型。将导线离散化为电缆单元和节点，并根据相对风速、攻角以及基于风洞试验的力系数实时更新空气动力。通过网格、时间步和阻尼敏感性分析验证了该模型，与已发表的无风数值结果进行了对比，并在风荷载下检查了与风洞试验趋势的一致性。基于所提出的数值模型，分析了风速、攻角、覆冰模式和脱冰模式对最大跳跃高度 H_max 及其沿档位置 P_max 的影响。忽略非均匀覆冰会使全档脱冰后的跳跃量被低估 2.4–6.8 倍，而半档脱冰的响应对覆冰分布不敏感（在 ±10% 以内）。高风速下的放大效应源于脱冰段向下的空气动力载荷突然减小，该减小说 U² 增长，并超过了垂直运动的气动阻尼。对于 500 kV 垂直排列方式，半档脱冰使相间距离减小至 3.5–4.5 m，虽满足工频要求，但不符合 GB 50545-2010 的操作过电压要求。