[发明专利]一种导线风偏动张力最大值与风速对应关系的确定方法

权利要求书

1.一种导线风偏动张力最大值与风速对应关系的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)模拟实际情况下，导线表面的绞线缠绕和覆冰导线表面的粗糙度，采用节段模型进行高频天平测力试验，得到裸导线及覆冰导线的导线阻力系数；

(2)基于实际线路参数及导线、绝缘子串的物理参数进行构建线串耦联有限元模型；

(3)选定风场类型和基本风速工况，应用谐波叠加法模拟线路各点脉动风时程，并考虑气动阻尼的影响，采用无条件稳定的Newmark法对非线性动力方程直接积分求解，提取绝缘子串悬挂处的导线张力时程，并统计分析得出绝缘子串悬挂处的导线张力时程的平均值和脉动张力均方根值；

(4)重复步骤(3)直至完成各计算工况；

(5)根据线串耦联有限元模型计算得出导线张力时程的平均值，采用抛物线索的张力表达式得到解析解，并用导线张力时程的平均值验证解析解，然后基于该解析解提取多点数据，以基本风速为变量进行多项式拟合；

(6)对导线张力时程的脉动张力的表达式进行简化，结合线串耦联有限元模型计算得出的导线张力时程的均方根值，以高斯函数为基本形式对脉动张力均方根公式中的w参量进行拟合，确定脉动张力均方根值与基本风速的关系式；

(7)导线张力的最大值为导线张力时程的平均值与2.5倍导线脉动张力均方根值的和。

2.根据权利要求1所述的导线风偏动张力最大值与风速对应关系的确定方法，其特征在于，在步骤(1)中，以轻质木棒为芯棒，采用实心硅胶管按照原模型节径比参数右斜向缠绕芯棒，以此来模拟实际情况下导线表面绞线缠绕。

3.根据权利要求1所述的导线风偏动张力最大值与风速对应关系的确定方法，其特征在于，在步骤(1)中，覆冰导线采用硬质乳胶涂抹芯棒表面，用木刷拍打出覆冰表面的颗粒粗糙感，以此来模拟覆冰导线表面的粗糙度。

4.根据权利要求1所述的导线风偏动张力最大值与风速对应关系的确定方法，其特征在于，在步骤(2)中，将分裂导线等效为单根导线。

5.根据权利要求1所述的导线风偏动张力最大值与风速对应关系的确定方法，其特征在于，在步骤(5)中，采用抛物线索的张力表达式：

式中：F为相应基本风速下线平均张力，单位为：kN；E为导线弹性模量，单位为：GPa；S为导线计算面积，单位为：mm²；L为导线跨度，单位为：m；F₀为重力状态下导线张力，单位为：kN；q₀为导线单位长度重量，单位为：kN/m；q为重力和平均风荷载两者的合力，单位为：kN/m：

其中：ρ为空气密度，为：1.225kg/m³；C_d为导线阻力系数；D为导线计算直径，单位为m；为导线高度处的风速，单位为：m/s，统一取导线跨长平均高度处的风速，可由基本风速转换获得。

6.根据权利要求1所述的导线风偏动张力最大值与风速对应关系的确定方法，其特征在于，在步骤(6)中，导线张力时程的脉动张力可以表示为：

式中：q₀为导线单位长度重量，单位为：kN/m；E为导线弹性模量，单位为：GPa；S为导线计算面积，单位为：mm²；F为相应基本风速下线平均张力，单位为kN；L为导线跨度，单位为：m；q_w`(t)为一阶广义坐标；为一阶面内对称模态；现将式(4)简化为如下形式，得到导线脉动张力均方根值：

根据有限元计算所得张力时程均方根值，对w参数进行拟合，拟合形式采用高斯函数：

式中：v为10m高度处基本风速。