导线覆冰厚度线径订正系数的理论计算分析

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

导线覆冰厚度线径订正系数的理论计算分析
曹双和;陈百炼;赵立进;李昊
【摘要】合理的设计冰厚可在保障电网抵御覆冰灾害能力的同时大大降低电网工程的整体造价,因此输电线路冰厚线径订正系数的正确计算具有重要的工程应用价值.本文基于量纲分析提出了一个导线覆冰碰撞率的简化计算公式,并结合雨雾凇导线覆冰理论模型导出了冰厚线径订正系数的理论计算方法,其结果与有关实验研究结果相符并优于最新行业标准(DL/T 5158-2012)推荐的方法.进一步利用该方法从理论上计算分析了不同覆冰类型冰厚线径订正系数及其差异,结果表明:雾凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增大而减小,雨凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增大而增大,而模拟雨雾凇混合覆冰情况下的线径订正系数介于前两者之间.由于具有较完整的理论基础并能够考虑不同的覆冰类型和气象条件,该方法具有较好的理论普适性,对电力线路防冰设计具有较大的应用参考价值.
【期刊名称】《贵州电力技术》
【年(卷),期】2018(021)009
【总页数】9页(P71-79)
【关键词】覆冰厚度;线径订正系数;计算方法;理论分析
【作者】曹双和;陈百炼;赵立进;李昊
【作者单位】贵州省电力设计研究院,贵州贵阳550002;贵州省山地环境气候研究所,贵州贵阳550002;贵州省电力科学研究院有限责任公司,贵州贵阳550002;南方电网科学研究院有限责任公司,广东广州510080
【正文语种】中文
【中图分类】TM752
架空输电线路存在不同粗细直径的导线,如何确定不同直径线路的设计冰厚是线路设计面临的技术难题。

合理的设计冰厚可在保障电网抵御覆冰灾害能力的同时大大降低电网工程的整体造价,因此冰厚线径订正系数的计算具有重要的工程应用价值。

确定输电线路设计冰厚需要获取大量的历史覆冰资料,一般通过历史资料或实验数据统计分析确定[1-4]。

基于多年的研究成果,国际电工委员会(IEC)发布的架空线
路设计标准(IEC60826)推荐了导线覆冰质量的线径订正公式[5],我国发布的电力
行业标准(DL/T 5158-2002及DL/T 5158-2012)也推荐了标准冰厚的线径订正系数公式[6-7]。

巢亚锋、蒋兴良等利用在贵州、重庆、湖南等地现场实测的不同直
径导线覆冰数据,计算分析了导线直径与等效覆冰厚度之间的关系[8],并对电力
行业标准DL/T 5158-2002推荐的线径订正系数公式进行了修正,使计算得到的
等效冰厚与实测值的平均误差从40%左右下降到了7%以内;最近杨加伦、朱宽
军等[9]利用人工气候室覆冰实验获取的数据,针对不同覆冰类型分别拟合了冰厚
线径订正系数,并与巢亚锋等的结果和最新电力行业标准DL/T 5158-2012推荐
的公式结果进行了比较,发现在雾凇覆冰情况下三者的计算结果接近,冰厚线径订正系数都随线径增加而减小;但在雨淞覆冰情况下冰厚订正系数则随线径的增大而增大,而前两者的计算结果与实测情况差异甚大。

由于影响导线覆冰过程的因素十分复杂,不同气象条件下会形成不同种类的覆冰,包括雨淞、雾凇以及混合冻结类型,不同类型覆冰由于覆冰机制的差异,导线直径对覆冰厚度的影响也是不同的,因此冰厚线径订正系数应针对不同的覆冰类型进行计算。

目前国内外对覆冰厚度的线径订正公式并未形成统一认识,已有的计算公式主要通过实验数据统计拟合得到,
由于缺乏理论基础而存在实用性和通用性不强的问题。

因此,研究建立冰厚线径订正系数的理论计算方法,并针对不同覆冰类型进行深入研究具有重要的现实意义。

1 导线覆冰碰撞率
1.1 碰撞率计算方案
Finstad等(1988)基于Langmuir关于液滴相对圆柱体运动轨迹的实验数据分析[10],提出了国际上广泛使用的导线覆冰碰撞率简化计算公式[11]:
E=A-C(B-0.0454)-0.028
(1)
其中:A=1.066 K-0.006 16exp(-1.103K-0.688);
B=3.641 K-0.498exp(-1.497 K-0.694);
C=0.006 37(φ-100)0.381。

其中K、φ为无量纲参量,K=ρwd2v/9μD,φ=Re2/K,Re为液滴运动的雷诺数(Re=ρadv/μ),D 为导线直径,d 为液滴直径,ρw、ρa分别为液滴和空气的密度,v 为气流运动速度,μ为空气的绝对粘度。

Finstad的通过实验研究进一步指出[12],利用液滴中值体积直径可以求得空气中液滴对导线的总体碰撞率,而不必分别求取液滴滴谱上每一直径的粒子碰撞率。

从以上公式可见,决定碰撞率的因素较为复杂,主要与导线直径、空气中液滴大小以及气流速度等有关。

蒋兴良等[13-14]基于水滴碰撞圆柱导线的数学模型,利用数值方法计算了碰撞率
随液滴惯性运动参数K的变化,指出碰撞率与导线直径成反比,而与风速和水滴
直径的平方成正比,并指出在一定的水滴大小和风速下,导线覆冰存在一个最大直径,超过该最大直径则覆冰不再发生。

刘和云等考虑影响碰撞率的主要因素,应用量纲分析方法导出了导线覆冰碰撞率的无因次准则方程式[15-16],并利用风洞实
验数据拟合得到了计算碰撞率的经验公式:
E=(1+108.7De/Re)1.05
(2)
其中De=D/d,D为导线直径,d为液滴直径,Re为液滴运动的雷诺数
(Re=ρadv/μ)。

该经验公式的计算结果与实验数据及Personne等[17]的结果能较好符合。

我们将De、Re的关系带入,则(2)可以写为:
E=(1+108.7vD/d2V)1.05
(3)
其中ν为空气的运动学黏性系数(=μ/ρa),V为液滴碰撞速度,近似等于风速。

在(3)式的基础上,我们引入常数C,可以得到与其相近的更加普通的形式:
E=(1+CvD/d2V)-1
(4)
对上式中各物理量的量纲进行计算分析,最后计算得到的是一个无量纲数,即碰撞率E。

(4)式即我们提出的新的碰撞率简化计算公式。

该公式表明,碰撞率与导线直径成反比,而与风速和水滴直径的平方成正比,这与蒋兴良等的理论分析结果是一致的。

1.2 碰撞率方案结果比较
为检验新的碰撞率简化计算公式的适用性,我们对Finstad公式(1)、刘和云公式(3)和新公式(4)的计算结果进行了比较。

将以上三个公式分别称为Finstad方案、Liu方案和New方案,其中物理参数的取值为:空气密度ρa=1.293 kg/m3,水滴密度ρw=1.0×103 kg/m3,0℃时空气的绝对黏性系数μ=1.716×10-5
kg/(m.s),水滴直径d=50 μmm、风速V=5 m/s。

New方案中的常数C取值为0.025。

应用以上三个方法案分别计算了碰撞率随导线直径的变化情况,图1对三个方案的计算结果进行了比较。

图1 三个方案计算的碰撞率随导线直径的变化Fig.1 Results comparison of the three schemes for collision rate
图1中可见,New方案的计算结果与Finstad方案的计算结果很接近,在导线直径小于60 mm内两者的差异都很小,反映了碰撞率E随导线直径增大而减小的趋势。

直径50 μmm的水滴接近雾滴的大小,说明雾凇覆冰情况下碰撞率将随导线直径增大而减小。

而Liu方案的计算结果则相差很大,得到的结果基本接近于0,分析发现这是由于其常数系数108.7取值太大的原因。

由于Finstad公式是国际上普遍承认的较为准确的碰撞率计算方案,因此我们进一步将New方案的计算结果与其进行比较。

考虑到影响碰撞率的因子除导线直径外还有液滴直径和风速,于是分别计算了在给定导线直径下碰撞率E随液滴直径d和风速V的变化。

取导线直径D为30 mm,图2给出了两者计算结果的比较。

(a) V=5 m/s
(b) d=50 μmm图2 碰撞率随液滴直径的变化(New方案与Finstad方案比
较)Fig.2 Results comparison between the New schemes and Finstad's
图2(a)中可见,两者计算得到的碰撞率都随液滴直径增大而增大,在导线直径20 mm以上New方案的计算结果与Finstad方案的结果十分接近。

图2(b)中显示碰撞率随风速增大而增大,在风速<10 m/s以内New方案的计算结果与Finstad方案的结果也十分接近,只是在风速大于10 m/s以上两者出现一定差异,而自然条件下近地面风速大于10 m/s的情况是比较少见的。

以上结果比较说明,碰撞率计算的New方案即(4)式是可行的,且精度较高,因此我们可以将其应用于冰厚线径订正系数的计算。

2 冰厚线径订正系数
2.1 覆冰厚度计算公式
根据雨雾凇导线覆冰理论模型[18-19],时间△t内覆冰质量的增量可以写为:
△M=EnWVD△t
(5)
其中E、n分别为液滴对导线的碰撞率和冻结率,W为空气中液态水含量(g/m3),V为风速,D为导线覆冰直径。

考虑均匀圆柱导线覆冰,则覆冰质量增量的计算公式为:
(6)
其中ρi为覆冰密度,D0、D为时间△t前后的导线覆冰直径。

而覆冰厚度增量
△h=(D-D0)/2,由(6)可以解出:
(7)
在△t足够小的情况下,(5)中的D≈D0,将(5)代入(7),经整理后可得:
(8)
进一步将计算碰撞率E的新方案(4)代入上式,可得:
(9)
上式即我们导出的覆冰厚度理论计算公式。

可见在一定时间内形成的覆冰厚度主要与冻结率n、空气中液滴直径d、空气液态含水量W、风速V以及导线直径D0
有关,这在理论上是符合覆冰机理的。

为使(9)显得更简洁一些,我们可以进一步
将其写为:
(10)
其中:A=4nWV△t;B=Cν/Vd2;(10)式表明,在一定的气象条件下,时间△t内
的覆冰厚度可以看作是导线直径D0的函数,而对于不同线径的导线,D0取不同
的值即可。

当取ρi=0.9 g/cm3时计算得到的即是标准冰厚。

这里需要注意的是,
该公式的导出是在△t足够小的条件下,如果△t取得过大将会产生明显误差。

当要
计算较长时间内形成的覆冰厚度时,可采用以△t为时间步长的数值累加计算方案:在前一个时间步计算得到△h后,用D=D0+2△h 替换(10)中的D0,然后计算下一时间步的△h,如此循环计算并累加,最后可以得到最终的覆冰厚度。

因此该方法
可以拓展为一个分时间步长的数值积分计算方案。

2.2 冰厚线径订正系数
设标准导线直径为D0,需要订正的导线直径为D,利用(10)式可以分别求得其在
△t时间内的覆冰厚度△h0、△h,则直径为D的导线相对于标准导线的覆冰厚度订
正系数为:
KΦ=△h/△h0
(11)
利用(10)及(11),理论上可以计算任何两种直径导线之间冰厚的相互订正系数。

我国新的电力行业标准(DL/T 5158-2012)中推荐的导线覆冰厚度线径订正系数公式
为[7]:
KΦ=1-0.14 ln(D/D0)
(12)
而巢亚锋等根据实测覆冰数据拟合得到的线径订正公式为[8]:
KΦ=1-0.2 ln(D/D0)
(13)
可见(12)、(13)两式在形式是完全一样的,只不过式中常数系数不同。

但巢亚锋等通过对公式中常数系数的修正,使计算得到的等效冰厚与实测值的平均误差从40%左右下降到了7%以内[8]。

我们将(12)称为DL/T 5158-2012方案,将(13)称为Chao方案,将我们提出的通过(10)、(11)计算线径订正系数的方法称为New方案,取基准导线直径D0为5 mm,采用以上三种方案分别计算了标准冰厚线径订
正系数。

图3 三个方案计算的标准冰厚线径订正系数比较Fig.3 Results comparison of the three schemes for diameter correction coefficient
图3给出了三个方案的计算结果的比较,其中New方案的物理参数取值为:空气运动学黏性系数ν=1.32×10-5m2/s,覆冰密度ρi=0.9×103 kg/m3,空气中液
态水含量W=0.3 g/m3,液滴中值体积直径d=30 μmm,风速V=5 m/s;覆冰
时间△t=1 h,冻结率n=1,常数C=0.025。

图中可见,三个方案计算得到的线径订正系数Kφ均随导线直径D增大而减小,在导线直径D<10 mm以内三者的结
果相近,而随导线直径进一步增大其下降的幅度有显著差异。

New方案的结果与Chao方案的结果较为接近,而DL/T 5158-2012方案计算的Kφ的下降较为平缓,New方案计算得到的Kφ下降速度最快。

覆冰厚度是与覆冰时间是密切相关的,
实际观测表明覆冰时间越短线径对覆冰厚度的影响越大。

但DL/T 5158-2012方
案和Chao方案中均无覆冰时间参数,反映的是一个长时间的平均状态。

而New
方案中覆冰时间△t取值为1 h,这可能是导致其结果与前两者有一定差异的原因。

DL/T 5158-2012方案和Chao方案均建立在对数形式的线径订正公式假设基础上,未对不同的覆冰类型进行区分,也未考虑覆冰时间长短和气象参数的变化;而New方案是通过理论推导得出的,较全面地考虑了覆冰过程气象参数以及覆冰时间,通过改变模型参数可以对不同气象条件下各种覆冰类型情况进行深入分析,因此具有一定的理论普适性。

不同气象条件下会形成不同种类的覆冰,包括雨淞、雾凇以及雨雾混合凇覆冰。

不同类型覆冰由于覆冰机制的差异,导线直径对覆冰厚度的影响是不同的,因此导线覆冰线径订正系数应针对不同的覆冰类型进行深入研究。

杨加伦、朱宽军等[9]利用通过人工气候室覆冰试验获取的相关覆冰数据,针对不
同覆冰类型分别拟合了导线的线径订正系数,结果显示雾凇和混合凇的线径订正系数随着导线直径的增加而减小,而雨凇的线径订正系数随着导线直径的增加而增大。

下面我们应用New方案对不同覆冰类型的冰厚线径订正系数进行深入讨论。

3 不同覆冰类型的线径订正系数
3.1 雾凇覆冰的线径订正系数
杨加伦等(2015)采用对数形式的线径订正公式,取基准导线直径为26.8 mm,利
用实验数据拟合得到的雾凇覆冰厚度线径订正系数计算公式为[9]:
KΦ=1-0.205 7 ln(D/D0)
(14)
由于雾凇覆冰机制主要为干增长,因此冻结率n取为1。

我们取典型雾凇天气雾滴中值体积直径d=30 μmm,空气中液态水含量W=0.3 g/m3,风速V=5 m/s。

取基准导线直径D0 为26.8 mm,利用New方案计算了标准冰厚的线径订正系数,并与采用DL/ T5158-2012方案和杨加伦方案(Yang方案)的结果进行了比较。

图4 雾凇覆冰的冰厚线径订正系数计算结果比较Fig.4 Results comparison among three schemes for correction coefficient in rime icing
图4给出了DL/T 5158-2012方案、Yang方案和New方案计算的雾凇覆冰标准冰厚线径订正系数的比较。

可见三者随导线直径的变化趋势相同,均随导线直径增大而减小。

由于在雾凇覆冰情况下碰撞率随导线直径增大而减小,因此直径较大的导线上形成的冰厚较小,相应的冰厚线径订正系数也随导线直径增大而减小。

New方案的计算结果正确地反映了这个趋势。

DL/ T 5158-2012方案和Yang方案的结果接近,但New方案的计算结果对导线直径的变化更为敏感,从前面分析可知,这与覆冰时间的取值较短有关。

另外从New方案的计算公式(9)中可以看出,冰厚线径订正系数还与气象参数(W,V,d)有关,通过改变New方案中气象参数的取值,我们可以得到不同气象条件下的线径订正系数。

图4中New方案的雾滴中值体积直径取值为30 μmm,当取雾滴中值体积直径取为50 μmm而其他参数不变时计算得到的结果如图5(a)所示,当将风速V增大到10 m/s而其他参数不
变时计算得到的结果如图5(b)所示。

(a) d=50 μmm
(a)V=10 m/s图5 雾凇覆冰线径订正系数随气象条件的变化Fig.5 Correction coefficients under different meteorological conditions in rime icing
由图5中可见,雾滴大小和风速对雾凇覆冰厚度的线径订正系数有显著的影响。

增大雾滴直径和风速对冰厚线径订正系数具有相似的作用,两者都会导致线径订正系数Kφ随导线直径的变化趋于平缓,得到的结果与DL/T 5158-2012方案和Yang方案的结果更加接近。

进一步的数值试验结果表明,空气中液态水含量对线径订正系数的影响不大,而覆冰时间对订正系数具有较大影响。

3.2 雨凇覆冰的线径订正系数
雨淞覆冰为冻雨所致,雨滴的直径远远大于雾滴。

由于雨滴的运动惯性越大,因此雨凇覆冰情况下的碰撞率很高。

根据Finstad公式(1)及新公式(4)的计算结果,直径在500 μmm左右的冻雨滴对导线的碰撞率已接近1,且导线直径变化对其影响不大。

因此(9)式可简化为:
(15)
杨加伦等取基准导线直径26.8mm,利用实验数据拟合得到雨淞覆冰线径订正系数计算公式为[9]:
KΦ=1+0.079 ln(D/D0)
(16)
由于雨淞覆冰机制为湿增长,其冻结率n<1。

我们取典型冻雨天气的雨滴中值体积直径d=500 μmm,空气中液态水含量W=0.5 g/m3,风速V=5 m/s,覆冰时间△t=1 h,冻结率n=0.8,取基准导线直径26.8 mm,利用New方案计算了雨淞覆冰标准冰厚的线径订正系数,并与采用DL/T 5158-2012方案和杨加伦方案
(Yang方案)的计算结果进行了比较。

图6 雨淞覆冰的冰厚线径订正系数计算结果比较Fig.6 Results comparison among three schemes for correction coefficient in glaze icing
图6给出了采用DL/T 5158-2012方案、Yang方案和New方案计算的雨淞覆冰标准冰厚线径订正系数的比较。

可见New方案和Yang方案的结果十分接近,冰厚线径订正系数Kφ随导线直径增加而增大。

由于雨淞覆冰情况下碰撞率接近于1且受导线直径的影响不大,从覆冰厚度的计算公式(15)中可以看出,雨凇情况下的覆冰厚度基本上是与导线直径成正比的,故其冰厚线径订正系数将随导线直径增大而增大,这与雾凇覆冰的情况是相反的,杨加伦等的实验结果也证实了这个现象。

而DL/T 5158-2012方案由于未区分覆冰类型,得到的结果仍然如雾凇覆冰一样,线径订正系数随导线直径增加而减小,这与实际情况是不相符的。

New方案的计
算公式可以从理论上解释雨凇覆冰情况下冰厚线径订正系数随导线直径增加而增大的现象。

由于雨凇覆冰的危害性远大于雾凇覆冰,这个现象需引起线路设计部门的高度重视。

雨淞覆冰情况下空气中液态水含量W、风速V对覆冰厚度有较大影响。

对于降雨
造成的近地面空气液态水含量估算,可采用Best经验公式[20](W=0.067P0.846,其中P为降雨强度,单位mm/h)。

图6中New 方案的W的取值为0.5 g/m3,
根据该公式计算这时降雨强度P大于10 mm/h,这个降雨强度对于冬季降雨来说过大。

故我们取液态水含量W为0.2 g/m3(这时降雨强度P≈3.6 mm/h)而其他参数不变时重新进行了计算;另外考虑到风速对覆冰的影响,将风速V增大到10
m/s而其他参数不变时也重新进行了计算。

最后得到的结果显示在图7。

图7 雨淞覆冰线径订正系数随气象条件的变化Fig.7 Correction coefficients under different meteorological conditions in glaze icing
将图7与图6对比可见,雨淞覆冰情况下当减小空气中液态水含量(也即减小降雨
强度)时,线径订正系数随导线直径的变化曲线趋于平缓,说明当降雨强度较小时
冰厚线径订正量需要减小。

而当风速较大时,冰厚线径订正系数随导线直径的变化幅度也较大,且导线直径越大订正系数越大,说明风速较大时冰厚线径订正量需要增加。

3.3 雨雾混合凇覆冰的线径订正系数
雨雾混合淞覆冰主要是因为冻雨和过冷雾的交替出现所造成的,覆冰皆有雾凇和雨淞的作用。

前面的我们的理论计算结果表明,雾凇覆冰和雨淞覆冰的线径订正系数随导线直径的变化趋势相反。

从导线覆冰厚度的理论计算公式可以看出,造成这种现象的主要原因在于碰撞率的差异:雾凇覆冰时的碰撞率随导线直径增大而减小;而雨淞覆冰时的碰撞率接近为1且导线直径变化对其影响很小。

在其他条件不变
的情况下,碰撞率主要是由空气中液滴大小决定的,选取不同的液滴中值体积直径可以分别对雾凇和雨淞覆冰的冰厚进行模拟计算。

而雨雾混合淞皆有雾凇和雨淞的作用,因此可以考虑采用介于雾滴和雨滴之间的等效液滴直径进行模拟。

外场观测实验表明,冻毛雨也会导致出现类似混合淞覆冰的效果。

在我国云贵高原山区,冬季出现有明显降雨量的冻雨并不多见,更多的是冻毛雨天气。

陈百炼等在贵州重冰区开展了数年的导线覆冰自动观测实验[21],发现覆冰期间出现的降雨以冻毛雨为主,通过激光雨滴谱观测到的雨滴数密度很低,毛雨滴直径集中在
200~350 μmm,造成的降雨强度很小(≈0.1 mm/h);有时极细小的毛雨滴已经
接近于雾滴,地面气象站甚至观测不到降雨量,而观测到的覆冰类似于雨雾混合淞。

由于冻毛雨滴直径很小,导线直径对碰撞率有一定影响,此类覆冰的冰厚线径订正系数应介于雾凇覆冰和雨淞覆冰两者之间,可以近似代表雨雾混合淞覆冰的情形。

应用冰厚线径订正系数的理论计算公式(10)和(11),分别取不同的液滴大小代表雾凇、雨淞和雨雾混合淞,可以对三种类型覆冰的冰厚线径订正系数进行计算比较。

我们取基准导线直径26.8 mm,环境风速V=5 m/s,覆冰时间△t=1 h,并取:
①空气液态水含量W=0.2 g/m3,液滴中值体积直径d=30 μmm,冻结率n=1
代表雾凇;②空气液态水含量W=0.5 g/m3,液滴中值体积直径d=500 μm,冻结率n=0.8代表雨淞;③空气液态水含量W=0.3 g/m3,液滴中值体积直径
d=200 μmm,冻结率n=0.9近似代表雨雾混合淞。

利用New方案分别计算了三种情况下标准冰厚的线径订正系数,其结果显示在图8。

图8中的结果表明,雾凇覆冰的线径订正系数随导线直径增大而减小,雨淞覆冰
的线径订正系数随导线直径的增大而增大;而在以等效液滴直径近似代表的雨雾混合淞覆冰情况下,冰厚线径订正系数曲线介于前两者之间,其随导线直径的变化较为平缓。

进一步的数值试验结果表明,当雾凇的影响为主时,混合淞覆冰的线径订正系数曲线有向雾凇覆冰曲线靠拢的趋势,表现为随导线直径增大而减小;当雨淞的影响为主时,混合淞覆冰的线径订正系数曲线有向雨淞覆冰曲线靠拢的趋势,表现为随导线直径的增大而增大,因此混合淞覆冰的线径订正系数需要根据实际的气象条件来确定。

很多观测研究指出[22-24],覆冰在开始阶段多是湿增长过程,而
随时间演变逐渐向干增长过程过渡,因此实际覆冰情况下冰厚线径订正系数的计算是比较复杂的。

图8 不同覆冰类型(雾凇、雨凇、混合凇)冰厚线径订正系数的比较Fig.8 Correction coefficients comparison of the three different icing types(rime,glaze,mixed icing)
4 结论
本文通过量纲分析得到了一个新的计算导线覆冰碰撞率的简化公式,该公式计算结果与国际上通用的Finstad公式的结果符合很好。

在此基础上结合雨雾导线覆冰的理论模型导出了冰厚线径订正系数的理论计算方法,进一步利用该方法对雾凇、雨凇及近似雨雾混合凇三种不同覆冰类型的冰厚线径订正系数进行了计算分析和比较,主要得到以下结论:
(1)雾凇覆冰的冰厚线径订正系数随导线直径的增加而减小,而雨凇的线径订正系
数随导线直径的增加而增大,新方案的理论计算结果与国内有关实验研究结果相符。

(2)造成雾凇覆冰和雨淞覆冰线径订正系数变化趋势相反的主要原因在于碰撞率的
差异,雾凇覆冰的碰撞率随导线直径增大而减小,而雨淞覆冰时的碰撞率接近为1且导线直径变化对其影响不大。

(3)雨雾混合淞覆冰的线径订正系数介于雾凇覆冰和雨淞覆冰两者之间,当雾凇的
影响为主时,其线径订正系数曲线有向雾凇覆冰特征靠拢的趋势,当雨淞的影响为主时,其线径订正系数曲线有向雨淞覆冰特征靠拢的趋势,具体情况需根据实际气象条件确定。

(4)该方法具有较完整的理论基础,全面考虑了覆冰过程的气象参数和覆冰时间,
并能够针对不同的覆冰类型进行计算,相比目前普遍采用的统计拟合公式具有更好的理论普适性,并优于不分覆冰类型的最新行业标准(DL/ T5158-2012)推荐的方法,对电力线路防冰设计具有较大的理论参考价值。

由于篇幅所限,本文未对覆冰过程不同持续时间对冰厚线径订正系数的影响进行讨论,然而覆冰时长对最终形成的覆冰厚度是有影响的,实际的冰厚线径订正系数应在一个给定的覆冰时长内计算。

本文提出的理论计算方法可以进一步拓展为分时间步长的数值积分计算方案,结合实际气象条件的变化可以对长时间覆冰过程最终形成的冰厚进行计算,从而得到不同覆冰时长的冰厚线径订正系数。

随着输电线路覆冰自动监测预测技术的发展[25-28],该方法可以应用于已知气象条件下线路覆冰
厚度的计算和验证。

参考文献:
【相关文献】。

相关文档
最新文档