Um estudo preliminar sobre a tensão de cordoalha da linha de transmissão em tensão

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 9473 (2022) Citar este artigo

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As linhas de transmissão geralmente sofrem danos nos condutores durante a operação, a maioria dos quais são causados ​​por estresse local excessivo dos fios de alumínio. No entanto, uma das causas de danos no condutor pode ser a tensão que passa pela polia. Ao mesmo tempo, existem relativamente poucas pesquisas sobre os danos do condutor causados ​​pela passagem da polia. Portanto, este trabalho estuda as características de tensão entre os fios de um fio de alumínio quando o alívio de tensão passa pela polia. A influência do ângulo de envoltória, carga de tração e atrito nas características de tensão entre os fios de alumínio é estudada por simulação numérica. Os resultados mostram que a tensão equivalente da camada neutra do fio de alumínio é pequena, e a tensão equivalente máxima aparece na posição de contato do fio adjacente. Quanto maior o ângulo do envelope e a carga de tração dos fios de alumínio, maior a tensão equivalente na seção transversal. Além disso, o atrito entre os fios de alumínio tem certo efeito na redução da tensão equivalente na seção transversal. A tensão equivalente do fio de alumínio aumenta da camada externa para a camada interna, de modo que é mais provável que o fio interno de alumínio seja danificado do que a camada externa. Finalmente, o experimento e a simulação foram realizados e, em seguida, é mostrado que o valor da tensão na seção correspondente tem uma boa consistência.

A operação normal e estável das linhas aéreas de transmissão é a parte mais importante da engenharia da linha. É bastante importante reduzir o dano do condutor e a falha da linha de transmissão na proteção de segurança da linha de transmissão1,2,3,4,5. No entanto, no processo de operação da linha de transmissão, geralmente ocorrem danos aos condutores. A maioria dos casos mostra que o fio de alumínio está sob ação de cargas múltiplas, o que faz com que o estresse local do fio de alumínio seja muito grande, resultando em danos e fratura do condutor6,7,8,9. No entanto, o dano do condutor também pode ser devido às grandes tensões locais que foram geradas durante a construção e implantação do condutor, ou mesmo ao dano parcial do fio de alumínio. Atualmente, a maioria das pesquisas sobre danos em condutores concentra-se no condutor que opera sob condições de trabalho complexas, enquanto as pesquisas sobre danos em condutores em tensão compensando a construção, especialmente no processo de passagem da polia, são menos, e as pesquisas sobre condutores relevantes modelos e teorias mecânicas são relativamente fracos10,11. Portanto, é muito necessário estudar a influência da tensão aplicada ao condutor. Ao mesmo tempo, este estudo é de grande importância para os trabalhadores de energia para proteger o condutor de transmissão12.

Pesquisadores de todo o mundo começaram a estudar a tecnologia de construção de tensão e as características de estresse do condutor por um longo tempo13,14,15. Atualmente, a tecnologia relevante é relativamente avançada. Ao mesmo tempo, existem muitos métodos de pesquisa, como a prova de raciocínio teórico, a análise de simulação de elementos finitos do modelo matemático e a comparação da verificação de teste específico, etc. Zhou et al.16 estudaram a relação entre o tamanho de a parte inferior da ranhura e o desgaste do condutor, e apresente algumas sugestões úteis para o tamanho da parte inferior da ranhura da polia de encordoamento. Raoof et al.17 propuseram as principais características e alguns novos progressos do modelo real de análise de cordões de aço de estrutura multicamada. Esses resultados mostram as forças de contato indiretas entre os cordões, camadas e os deslocamentos relativos dos cordões na estrutura espiral com pontas fixas. Nawrocki et al.18 estabeleceram o modelo de cordoalha de cabo de aço usando software de elementos finitos relevante e aplicaram força axial e carga axial e torcional combinada para estudar as características de tensão de cada camada de cabo de aço e entre as pernas. Sarma et al.19 apontaram que a linha de transmissão gerará corona, e produzirá efeito de campo elétrico, interferência de rádio e outras situações no entorno da linha, causando danos ambientais. Papailiou et al.20 propuseram um novo tipo de modelo de condutor para estudar as características mecânicas de condutores aéreos. O modelo considerou o atrito e o deslizamento entre os fios no processo de dobramento, derivou a fórmula de cálculo relevante e verificou a exatidão do modelo por meio de testes relevantes. Kenta21 ampliou a pesquisa com base em Papailiou K. et al. considerando o processo de transição do estado de adesão para o estado de deslizamento entre as camadas de encordoamento, o processo de flexão pura do cabo foi simulado e testado sem tração axial. Para obter os fatores de influência da variação da rigidez à flexão do condutor, através dos métodos de simulação de elementos finitos, cálculo teórico e medição experimental, a rigidez à flexão do condutor sob a carga de tração foi analisada detalhadamente por Yang et al .22,23,24,25. Tomando o condutor de núcleo composto de fibra de carbono de seção grande de 1660 mm2 como objeto de pesquisa, Wan et al. condutor do núcleo passa através da polia com diferentes diâmetros inferiores.