山地强风区输电线路风偏效应与可靠度设计方法研究

Most of the transmission lines in the West pass through undulating mountains, crossing the canyon Tuyere. The wind field of this kind of terrain has the characteristics of local high turbulence degree, oblique wind and strong wind, but the transmission line damage and failure accident caused by the strong mountainous air environment is more and more, but the research level and the related design criterion can not meet the relevant requirements at present. This project is based on the simulation of the wind tunnel and the two-phase flow in the mountain area, by designing and making the scale model of transmission line, studying the mountain wind load of transmission line in mountainous wind environment, the paper explores the influence of mountainous wind field on the aerodynamic load model of transmission line, and through the real-time monitoring of wind speed, based on the test data, The wind deflection effect and reliability design method of transmission pole tower in mountainous wind environment are analyzed further. It provides a theoretical basis for the design of transmission lines in strong mountainous areas, and provides technical support for finding ways to reduce transmission line damage and failure accidents.

西部大多数的输电线路都经过起伏的山地，跨越峡谷风口。该类地形下风场具有局部高湍流度、斜风以及强风等特点，而由强山地风环境引发的输电线路破坏、失效事故越来越多，但现阶段的研究水平以及相关设计规范并不能满足相关的要求。本项目通过在风洞中以及对山地风两相流的模拟为基础，通过设计制作输电线路缩尺模型，研究山地风环境中输电线路的山地风荷载，探究山地风场特性对输电线路气动力荷载模型的多因素影响，并通过对风速的实时监测，以试验数据为基础，进一步分析山地风环境中输电杆塔风偏效应及可靠度设计方法。为强山地风地区的输电线路设计提供理论基础，为找到减少输电线路破坏、失效事故的办法提供技术支持。

山地风场条件下导线风偏振动对线路安全运行所造成的危害十分重大，造成诸如线路频繁跳闸与停电、导线的磨损、烧伤与断线，金具及有关部件的损坏，甚至造成结构体系的破坏等等，导致供电系统的瘫痪，造成重大的经济损失与社会影响。我国正要进行大规模的特高压输电线路建设，因此，对山地地形输电线路风偏振动的进行精细化分析，探索湍流、斜风及强风下覆冰输电线路的风偏振动机制，合理地控制其风偏振动是十分必要的，具有重要的工程应用价值和社会意义。.本项目从以下三个方面进行了研究：.（1）山地强风区大尺度风场特性研究.通过风洞实验，讨论了山体坡度、高度、来流风速、遮挡山体距离、坡度、高度、个数等多种参数的影响规律，并根据试验结果建立了山地风速平均值和均方根值的数学模型，为后续研究中计算山地风场高层建筑的风荷载特性提供了依据。.（2）山地强风作用下输电线路气动荷载特性研究.基于特高压圆管输电杆塔及其输电导线，通过风洞测力实验，对圆形截面雷诺数效应、阻力系数以及导线气动力系数等方面进行了探讨，研究了不同间距、干扰角度以及不同截面类型的风荷载机理。.（3）山地强风区输电线路风偏闪络可靠度研究.比较和验证了现行设计规程中绝缘子串风偏角计算方法和相关参数取值的合理性、提出了基于导线等效静风荷载和导线张力状态变化方程下的绝缘子串风偏角计算方法、计算了绝缘子串的风偏可靠度并分析了相关的影响因素。