[发明专利]一种垭口微地貌输电导线风致振动的风洞试验方法

说明书

本发明提供的垭口微地貌输电导线风致振动的风洞试验方法，包括以下步骤：制作垭口微地貌模型；将风速排管安装于垭口微地貌模型的垭口中轴处，检测垭口中轴处不同高度的风速；根据高度和风速的具体数值获得垭口中轴处的风速曲线；撤走风速排管；制作输电导线气弹模型，并将输电导线气弹模型置于垭口微地貌模型上；检测模型输电导线的响应位移；根据响应位移和风速的具体数值获得垭口微地貌输电导线风致振动曲线。该方法以垭口微地貌模型真实模拟垭口微地貌风场，以输电导线气弹模型真实模拟输电导线的动力特性，有助于理清垭口微地貌输电导线的风致振动机理，提高垭口微地貌地区的输电线路的安全可靠性。

技术领域

本发明涉及输电线路抗风研究技术领域，尤其涉及一种垭口微地貌输电导线风致振动的风洞试验方法。

背景技术

随着国家“跨区域治霾”战略的快速推进，特高压输电线路往往远离生产生活区域，不可避免的要穿越垭口、分水岭和风口等微地貌、微气象特征明显地区。风场受垭口微地貌影响，其风速明显增大，与良态风场参数存在明显区别。处于垭口微地貌地区的输电导线，受到垭口风场的影响频发风偏乃至断线倒塌，严重威胁位于该地区的输电线路的安全稳定运行。

垭口微地貌风致振动原理十分复杂，在理论上尚无法完整地解决，所以往往通过风洞试验的方法来研究风振响应特性。由于垭口微地貌多处于山区，受试验条件和工作环境等诸多限制，对其进行现场实测研究非常困难，一般也不会选择对原型输电线路进行测试。但是，国内外尚缺乏垭口微地貌风场输电导线风致振动的风洞试验技术的可借鉴资料。

因此，有必要以风洞试验作为研究手段，对垭口微地貌输电导线风致振动特性进行分析，有助于理清垭口微地貌输电导线风致振动曲线机理。利用该机理建造适宜垭口微地貌的输电塔，并配置相应的输电导线，同时合理安排输电塔的分布，保证处于垭口微地貌地区的输电线路的安全运行。

发明内容

本发明提供了一种垭口微地貌输电导线风致振动的风洞试验方法，以解决垭口微地貌输电导线风致振动曲线机理的探究问题。

本发明提供的垭口微地貌输电导线风致振动的风洞试验方法，包括以下步骤：制作垭口微地貌模型，将垭口微地貌模型置于风洞中；将风速排管安装于垭口微地貌模型的垭口中轴处，利用电子压力扫描阀检测垭口中轴处不同高度的风速；以高度为纵坐标，以风速为横坐标，根据高度和风速的具体数值获得垭口中轴处的风速曲线；撤走风速排管；制作输电导线气弹模型，并将输电导线气弹模型置于垭口微地貌模型上；利用激光位移传感器检测模型输电导线的响应位移；以响应位移为纵坐标，以风速为横坐标，根据响应位移和风速的具体数值获得垭口微地貌输电导线风致振动曲线。

可选地，制作垭口微地貌模型，包括：在保证风洞阻塞比≤5％的条件下，依据风洞的截面开口尺寸，确定垭口微地貌模型的几何缩尺比γ；选择正弦平方山体模型，利用3D打印技术制成垭口微地貌模型。

可选地，制作输电导线气弹模型，并将输电导线气弹模型置于垭口微地貌模型上，包括：以垭口微地貌模型的几何缩尺比γ作为输电导线气弹模型的几何缩尺比γ；将输电导线气弹模型中的模型输电导线的跨度、垂度、长度、外径和单位长度质量分别缩小为实际输电导线的γ倍；为保持模型和原型之间具有相同的气动阻尼，模型输电导线的阻力系数与外径的乘积缩小为实际输电导线的γ倍；将输电导线气弹模型中的模型输电塔的高度缩小为实际输电导线的γ倍；根据模型和原型之间斯特劳哈尔斯数不变的原则，调整输电导线气弹模型的固有频率；将两座模型输电塔设置在垭口微地貌模型的两个山脊上，模型输电导线悬挂于两座模型输电塔上。

可选地，模型输电导线在模型输电塔上的悬挂高度可调。

可选地，模型输电塔在山脊上的设置位置可调。

可选地，风洞的风速缩尺比为