覆冰输电线舞动研究：弹性边界曲梁模型

"考虑弹性边界条件曲梁模型的覆冰输电线舞动 (2013年)" 本文主要探讨了覆冰输电线在风作用下的舞动现象，这是一种由于风速、覆冰等因素导致的输电线不规则振动问题，可能影响电网的稳定运行。传统的索单元理论在处理输电线舞动时，未能充分考虑平动和扭转的耦合作用以及扭转的非线性效应。因此，研究者提出了一种基于曲梁理论的新模型，该模型考虑了绝缘子串和相邻跨度的刚度，同时利用Hamilton原理和Galerkin方法，推导出了考虑弹性边界条件的三自由度舞动模型。 在这个模型中，输电线被视作具有弯曲性质的梁，而不是简单的直线结构。通过引入弹性边界条件，可以更好地模拟实际情况下输电线与塔架之间的相互作用。作者利用Mathematica软件编程求解了由梁理论模型和索理论模型得出的覆冰输电线舞动方程，并进行了算例分析。 算例分析结果显示，考虑边界条件的三自由度曲梁理论模型与实际测量数据有较好的吻合度，且相对于传统的索单元理论模型，表现出更高的精确性。当边界弹簧刚度增加时，模型预测的竖向和侧向位移幅值增大，而扭转位移幅值减小，这表明边界条件对输电线的动态行为有显著影响。同时，模型还揭示了边界条件对下临界风速和上临界风速的影响，使得舞动发生的风速区间变窄，即舞动范围减小。 此外，研究发现弹性边界条件对副法向和扭转向模态的影响相对较小，但对轴向和竖向模态的影响较为显著。这意味着在设计和评估输电线路的稳定性时，需要更加关注这些方向的振动。 这项研究提供了一个更为精确的覆冰输电线舞动模型，有助于理解和预测输电线路在复杂环境条件下的动态响应，对于优化输电线路的设计、提高电力系统的安全性和稳定性具有重要的理论价值和实践意义。关键词包括曲梁、舞动、弹性边界、三自由度和模型，涉及的学科领域主要是工程技术，特别是电力工程和结构动力学。