[发明专利]一种输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法

说明书

本发明属于输电线路防灾减灾技术领域，提供了一种输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法。本发明可以量化失效杆塔对相邻杆塔造成的显著不平衡力，进而定量评估输电线路的级联失效风险，本发明无需大量迭代，能够以参数化的形式揭示各类因素对不平衡力造成的影响；相较于现有方法，本发明量化了导线大变形效应对风荷载的影响，同时提出的梯形等效风压对导线风荷载进行了修正，避免了较大竖向高差引起的导线风荷载计算误差，更能反应线路的实际力学状态，优化了现有输电线风荷载计算方法；本发明实施简单，分析效率和精度均很高，在输电线路设计行业具有十分良好的应用前景，适用于各种条件下的输电线路分析，具有广泛的适用性。

技术领域

本发明属于输电线路防灾减灾技术领域，具体是指一种输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法。

背景技术

输电线路是重要的生命线工程，在各类灾害的作用下，局部输电线路破坏即可演化为大范围的电力中断事故并导致城市的停转，严重影响经济发展和社会运行。由于风荷载在空间和时间上的具有显著的随机性，局部输电线路中的杆塔在瞬时强阵风作用下首先破坏，导线两端会在破坏塔体的带动下发生相对位移，并使导线产生显著的附加张力，在风荷载的联合作用下极易造成线路的级联失效。现阶段评估导线张力的典型方法是非线性有限元方法，它虽然在分析精度上具备一定优势，但需要复杂的前处理及后处理过程，十分不便于工程应用。针对上述问题，本发明提供了一种输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法，可快速量化失效杆塔对邻塔的影响，极大地提高了输电线路级联失效风险的评估效率，为工程师提供了一种高效的分析工具，在输电线路设计行业有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提出一种输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法，用以快速评估某一杆塔失效后对相邻杆塔的影响。

本发明的技术方案：

一种输电线路侧向不平衡力的拟静力计算方法，步骤如下：

步骤一：确定平均风致侧向不平衡力

对于两端存在初始竖向高差c₀的一跨导线，其一端在纵向(水平面上沿着导线方向，即x轴方向)、竖向(重力方向，即y轴方向)和侧向(水平面上垂直导线方向，即z轴方向)的位移分量分别为ΔX、ΔY和ΔZ，并可得以H₁为变量的一元三次方程标准型：

式中参数含义：H₀代表初始水平张力；EA代表杨氏模量；q代表一跨导线单位长度重量；L代表水平档距；δ和λ均代表与平均风压有关的常数；是理论风压函数；H₁代表一跨导线在支座位移和平均风联合作用下的水平张力，用Cardan公式求解式(1)即可得到。

进而，得一跨导线两端的平均风致侧向不平衡力：

式中，下标0和1分别代表一跨导线无支座位移一侧和有支座位移一侧，下同。

步骤二：确定脉动风致侧向不平衡力

仅考虑拟静态的背景响应，采用影响线法计算一跨导线两端的脉动风致侧向不平衡力：

式中参数含义：F_Ref(x_i,t)代表作用在一跨导线各点的脉动风荷载；n代表风速模拟点个数；x_i代表脉动风荷载的x轴坐标；代表单位风荷载引起的水平张力增量，其表达式为：