基于分布参数微元算法的35 kV线路舞动数学模型的应用.pdf

《基于分布参数微元算法的35 kV线路舞动数学模型的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·46·煤矿机电2014年第4期基于分布参数微元算法的35kV线路舞动数学模型的应用李欣凯(中国平煤神马集团技术中心，河南平顶山467000)摘要：为准确反映矿区35kV供电线路舞动的情况，以中国平煤神马集团矿区35kV及以下供电线路为研究对象，在输电线路舞动的三自由度动态数学模型的基础上，建立了基于分布参数微元算法的35kV单导线输电线路舞动的数学模型。该模型的仿真计算结果与传统的输电线路舞动数学模型相比，更加准确，更能反映输电线路的真实舞动情况。关键词：线路舞动；数学模型；微元算法中图分类号：TM75文献标识码：B文章编号：1001—0874(2014)04—0

2、046—04Applicationof35kVPowerLineVibrationMathematicalModelBasedonDistributedParameterlnfinitesimalElementMethodLiXinkai(ResearchCenterofChinaPingmeiShenmaGroup，Pingdingshan467000，China)Abstract：Inordertocorrectlyreflectthe35kVpowerlinesvibrationincoalminearea，takesChinaPingrneiShenmaGr

3、oup35kVandbelowpowerlinesastheresearchobject．Onthebasisofthreefreedomdynamicmethematicalmodelvibrationofpowerlinevibration，establishesthemathematicalmodelof35kVsingleinputpowerlinevibrationbasedondistributedparameterinfinitesimalelementmethod．Compareswiththetraditionalpowerlinevibratio

4、nmathematicalmodel，thiskindofmodel’Ssimulationcalculationresultsaremuchmorecorrectandreflectthevibrationsituationbetter．Keywords：linevibration；mathematicalmodel；infinitesimalelementmethod0引言35kV供电线路是矿区的主要供电线路，它的安全可靠运行直接关系到煤矿的安全生产和经济效益。由于矿区供电线路分布较广，且大多地处旷野，极易受到天气等环境条件的影响，尤其是覆冰和风造成的线路舞动。

5、线路舞动可引起线路闪络、导地线烧伤、线路跳闸、金具及绝缘子损坏、杆塔螺栓松动脱落，甚至倒塔、断线和人员伤亡等事故，严重时将造成井下大面积停电，引起井下瓦斯急剧聚积，威胁矿井生产和矿工人身安全。1o。目前，线路舞动分析方法主要是建立基于集中参数的Chaine模型(单自由度)和Skeates模型(三自由度)L2]。由于覆冰在线路上的分布随着线路长短、弧垂大小不同而不同，所以采用集中参数建立的分析模型，不能真实地对线路舞动机理进行分析。为此，下文结合中国平煤神马集团的35kV及以下供电系统，分析输电线路舞动三自由度动态数学模型，建立基于分布参数微元算法的35kV单导线输电

6、线路舞动的数学模型，并对线路舞动过程进行计算分析。1三自由度运动模型导线在覆冰和风的激励下，横向与扭转振动往往互相耦合。舞动的等效系统不是单自由度系统，而是同时具有垂直(Y向)、水平(z向)方向的横向振动及扭转振动的三自由度系统‘3引。三自由度集中参数系统模型如图1所示。2014年第4期煤矿机电·47·幽1二目田度集甲爹毂系统模型圈该模型运动方程如下：m血dt2+【2鸭∞，+扣扩。(等+c。)]‘ady￡+Jj}，y=一mircos％丽d20+矿1u2D面aCy日一吉-pU2DC，可1面dx(1)mdd2￡x：+(2蟛础+-圭-pU2DC。百1J_dx+忌，菇=一m

7、irsin00d盯2-塑0+_p1u2。面OCo日(2)^雾+‰触+扣耐筹)警+∽一扣扩D2等一mi倒n％p=一ircos吼警一irsin吼警一矿1u2蹴M吉警(3)式中，U为风速；D为迎风尺寸，此处为导线直径；p为流体(此处为空气)的密度；0为攻角；C。、CD为升力系数、阻力系数；mi为单位长度导线上的覆冰质量；靠为初始凝冰角；r为导线半径；尺为特征半径，与空气动力试验模型有关，这里可取为导线半径r；c，=等“。。由于输电线路的舞动属于分布载荷的动态系统，而上述输电线路舞动三自由度动态数学模型建立在集中参数基础之上，只能用于定性分析临界风速和理论振幅，不能真实