架空輸電導(dǎo)線表面接觸特性研究.pdf

1、架空輸電導(dǎo)線內(nèi)部及導(dǎo)線與線夾間有多種形式的接觸,接觸區(qū)由于復(fù)雜的外部載荷會產(chǎn)生的較大的交變應(yīng)力,導(dǎo)致鋁線表面的磨損和疲勞破壞,這種磨損再加上氣候條件(如酸雨、鹽氛等)的作用,會加速導(dǎo)線的表面損傷和裂紋的萌生與擴(kuò)展,從而極大的降低導(dǎo)線的疲勞壽命。
　　本文以鋼芯鋁絞線為研究對象,完成了導(dǎo)線受力計算,導(dǎo)線內(nèi)部及導(dǎo)線與線夾間的接觸特性分析以及線夾出口段結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。(1)分析了導(dǎo)線整體和內(nèi)部受力情況,得出了導(dǎo)線檔距內(nèi)任意截面上張力和內(nèi)

2、力的計算公式。(2)對導(dǎo)線內(nèi)部的接觸形式進(jìn)行了分類,根據(jù)赫茲接觸理論分別討論了兩類接觸形式下接觸區(qū)的形狀、尺寸及應(yīng)力分布。分析表明:鋼芯層中中心層和第二層鋼線間的接觸區(qū)為帶狀,接觸應(yīng)力在接觸區(qū)斷面上呈半圓狀分布;在鋁線層間相鄰層的接觸區(qū)為橢圓狀,在接觸區(qū),應(yīng)力呈半橢球狀分布。(3)將線夾出口段的接觸簡化成懸臂梁同具有一定半徑的剛性曲面的接觸后,根據(jù)兩個廣義位移的梁理論導(dǎo)出了線夾出口段接觸應(yīng)力沿線夾軸向的計算公式。得到結(jié)論:沿線夾軸線方向

3、,接觸區(qū)應(yīng)力呈雙曲余弦函數(shù)規(guī)律分布,在接觸邊緣,應(yīng)力達(dá)到最大值。(4)在夾持段將接觸形式簡化為圓柱體與圓柱凹面的接觸,得到了接觸區(qū)橫截面上的應(yīng)力分布規(guī)律。(5)利用有限元軟件建立了導(dǎo)線內(nèi)線股間及導(dǎo)線與線夾間的接觸模型。對于鋁線間的接觸,分析了接觸壓力和線股間夾角的變化對接觸應(yīng)力的影響。獲得結(jié)果:隨著接觸壓力的增加,接觸區(qū)域變大,接觸區(qū)壓應(yīng)力增加;隨著線股間夾角的增加,接觸橢圓的偏心率減小,壓應(yīng)力增大,應(yīng)力極值出現(xiàn)在接觸區(qū)邊緣。對于導(dǎo)線與

4、線夾間的接觸,分析了導(dǎo)線懸垂角、夾持力和斷面拉力對接觸特性的影響,計算結(jié)果表明:接觸區(qū)的壓應(yīng)力在線夾內(nèi)沿軸線方向呈對稱分布,在接觸邊緣(LPC)具有最大值,在夾持邊緣處,應(yīng)力出現(xiàn)極值。隨著導(dǎo)線懸垂角和夾持力增大,夾持區(qū)應(yīng)力有顯著的下降;隨著夾持力和斷面拉力的增大,接觸區(qū)壓應(yīng)力整體都增大。(6)以懸垂線夾出口段的接觸應(yīng)力最小為主要目標(biāo),以導(dǎo)線在線夾中產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最小為輔助目標(biāo),建立了優(yōu)化線夾出口段結(jié)構(gòu)參數(shù)的非線性規(guī)劃模型,采用精英遺傳算