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雷暴冲击风下导线风偏响应分析
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摘要：
在雷暴天气中，风偏响应是影响输电线路安全性能的重要因素之一。本文通过分析导线在强风等恶劣天气下所受到的风压力，结合风纵向动力学参数，分析了选定的典型导线在雷暴冲击风下的响应特征。采用ANSYS工具对导线进行数值模拟，模拟结果最大位移、最大斜率均符合现场实测值。结论表明，导线的形状、荷载大小及雷暴冲击角等因素均对导线的响应特征产生影响。
关键词：雷暴；风偏响应；导线；ANSYS工具；数值模拟
Abstract:
Inthunderstormweather,winddeviationresponseisoneoftheimportantfactorsaffectingthesafetyperformanceoftransmissionlines.Inthispaper,thewindpressureoftheselectedtypicalwiresunderstrongwindsandotherharshweatherconditionsisanalyzed,combinedwiththewindlongitudinaldynamicparameters,andtheresponsecharacteristicsofthewiresunderthunderstormimpactwindareanalyzed.TheANSYStoolisusedtosimulatethewirenumerically,andthemaximumdisplacementandmaximumslopeofthesimulationresultsareconsistentwiththefieldmeasuredvalues.Theconclusionshowsthattheshapeofthewire,thesizeoftheload,andtheimpactangleofthunderstormallhaveanimpactontheresponsecharacteristicsofthewire.
Keywords:Thunderstorm;winddeviationresponse;wire;ANSYStool;numericalsimulation
导线架设的目的是在电气设备之间传输电力信号，而为了在恶劣的天气条件下保证导线的稳定性和可靠性，需要对导线在特定天气条件下的响应特征进行研究，这对于输电线路的运行和维护管理具有重要意义。本文选取常见的交流铝导线，以其在典型的雷暴冲击风天气下的风偏响应特征为研究对象。
1.风力计算
在分析导线在风条件下的响应特征之前，首要的任务是确定所选导线所受的风荷载。在本文中，我们使用安装在四面八方均可受风的测风塔进行实时监测风的速度和风向，利用如下的风力学公式计算导线所受的气动力：
$F=0.5*C_d*A*ρ*V^2$
其中，F代表导线所受的风力，$C_d$是导线的阻力系数，A代表导线的面积，$ρ$是空气密度，V代表风速。在计算中，选取导线悬挂长度的中心位置作为悬挂点，假设导线处于静止平衡状态，同时考虑气动阻力系数受其形状、雷暴冲击角等影响，得到导线竖直方向和水平方向的应力分布。
2.风偏响应计算
在得到导线在特定风压力之下的应力分布之后，我们采用ANSYS工具对导线进行数值模拟，以模拟导线在实际操作条件下所受的风偏响应。在模拟中，我们对导线进行几何建模，并考虑导线在风应力下所产生的几何非线性和材料非线性。根据ANSYS对实际操作条件下的导线运动方程进行求解，并给出导线的位移、速度、加速度等响应结果。通过与实际测量的第一模态和第二模态进行对比，模拟结果的最大位移和最大斜率均符合实测值。这表明，模拟的过程十分准确。
3.影响导线风偏响应的因素
我们通过多次计算和参数分析，发现以下因素对导线在雷暴冲击风下的风偏响应具有影响。
(1)导线的形状参数
导线的形状参数对导线响应特征具有很大的影响，导线形状越复杂，风偏响应越不稳定，响应越容易偏离最初的位置。
(2)导线的荷载大小
导线的荷载大小也是导线偏离平衡位置的重要因素，荷载越大，导线的风偏响应越大，容易造成导线弯曲或断裂。
(3)雷暴冲击角
当雷暴冲击角不存在时，导线响应特征的方向是确定的，且响应特征相对稳定。但是，一旦出现雷暴冲击角，导致导线响应特征分散，响应方向易变。
综上所述，通过计算和模拟导线在雷暴冲击风下的风偏响应特征，本文对导线在不同参数条件下的响应进行了深入分析，并且分析得出导线形状、荷载大小、雷暴冲击角等诸多因素都对导线响应特征产生了重要影响。希望本文的分析和研究能够对导线的设计和运行具有一定的参考价值。