Uno studio preliminare sullo stress dei trefoli di una linea di trasmissione in tensione

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 9473 (2022) Citare questo articolo

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Le linee di trasmissione spesso subiscono danni ai conduttori durante il funzionamento, la maggior parte dei quali sono causati da un'eccessiva sollecitazione locale dei trefoli di alluminio. Tuttavia, una delle cause del danneggiamento del conduttore potrebbe essere la tensione che si ripercuote sul passaggio della puleggia. Allo stesso tempo, ci sono relativamente poche ricerche sui danni al conduttore causati dal passaggio della puleggia. Pertanto, questo articolo studia le caratteristiche di sollecitazione tra i trefoli del trefolo di alluminio quando la tensione passa attraverso la puleggia. L'influenza dell'angolo di inviluppo, del carico di tensione e dell'attrito sulle caratteristiche di sollecitazione tra i trefoli di alluminio è studiata mediante simulazione numerica. I risultati mostrano che la sollecitazione equivalente dello strato neutro del filo di alluminio è piccola e la massima sollecitazione equivalente appare nella posizione di contatto del filo adiacente. Maggiore è l'angolo di inviluppo e il carico di tensione dei trefoli di alluminio, maggiore è la sollecitazione equivalente nella sezione trasversale. Inoltre, l'attrito tra i trefoli di alluminio ha un certo effetto sulla riduzione della tensione equivalente nella sezione trasversale. Lo stress equivalente del filo di alluminio aumenta dallo strato esterno a quello interno, quindi è più probabile che il filo di alluminio interno venga danneggiato rispetto allo strato esterno. Alla fine, sia l'esperimento che la simulazione sono stati portati avanti, e quindi è stato dimostrato che il valore dello stress nella sezione corrispondente ha una buona consistenza.

Il funzionamento normale e stabile delle linee di trasmissione aeree è la parte più importante dell'ingegneria della linea. È abbastanza importante ridurre il danno del conduttore e il guasto della linea di trasmissione nella protezione di sicurezza della linea di trasmissione1,2,3,4,5. Tuttavia, durante il funzionamento della linea di trasmissione, spesso si verificano danni al conduttore. La maggior parte dei casi mostra che il filo di alluminio è sotto l'azione di carichi multipli, il che fa sì che lo stress locale del filo di alluminio sia troppo grande, con conseguente danneggiamento e frattura del conduttore6,7,8,9. Tuttavia, il danneggiamento del conduttore può anche essere dovuto alla forte sollecitazione locale che si è generata durante la costruzione e la messa in opera del conduttore, o anche al danneggiamento parziale del trefolo di alluminio. Attualmente, la maggior parte delle ricerche sui danni ai conduttori si concentrano sul conduttore che funziona in condizioni di lavoro complesse, mentre le ricerche sui danni ai conduttori nella costruzione in tensione, soprattutto nel processo di passaggio della puleggia, sono meno, e le ricerche sui conduttori rilevanti i modelli e le teorie meccaniche sono relativamente deboli10,11. Pertanto, è assolutamente necessario studiare l'influenza della tensione che si sviluppa sul conduttore. Allo stesso tempo, questo studio è di grande importanza per i lavoratori elettrici per proteggere il conduttore di trasmissione12.

I ricercatori di tutto il mondo hanno iniziato da tempo a studiare la tecnologia costruttiva della tensionamento e le caratteristiche tensionali del conduttore13,14,15. Allo stato attuale, la tecnologia in questione è relativamente avanzata. Allo stesso tempo, ci sono molti metodi di ricerca, come la prova del ragionamento teorico, l'analisi della simulazione degli elementi finiti del modello matematico e il confronto della verifica del test specifico, ecc. Zhou et al.16 hanno studiato la relazione tra la dimensione di il fondo della fessura e l'usura del conduttore, e proporre alcuni suggerimenti utili per la dimensione del fondo della fessura della puleggia di incordatura. Raoof et al.17 hanno proposto le caratteristiche principali e alcuni nuovi progressi del modello di analisi dei trefoli di acciaio con struttura multistrato reale. Questi risultati mostrano le forze di contatto indiretto tra trefoli, strati e i relativi spostamenti dei trefoli nella struttura a spirale con estremità fisse. Nawrocki et al.18 hanno stabilito il modello del trefolo di fune metallica utilizzando il relativo software agli elementi finiti e hanno applicato la forza assiale e il carico combinato assiale e torsionale per studiare le caratteristiche di sollecitazione di ciascuno strato di fune metallica e tra i trefoli. Sarma et al.19 hanno sottolineato che la linea di trasmissione genererà corona e produrrà effetti di campo elettrico, interferenze radio e altre situazioni sulle aree circostanti della linea, causando così danni ambientali. Papailiou et al.20 hanno proposto un nuovo tipo di modello di conduttore per studiare le caratteristiche meccaniche dei conduttori aerei. Il modello ha considerato l'attrito e lo scorrimento tra i trefoli durante il processo di piegatura, ha derivato la relativa formula di calcolo e ha verificato la correttezza del modello attraverso relativi test. Kenta21 ha esteso la ricerca basata su Papailiou K. et al. considerando il processo di transizione dallo stato di adesione allo stato di scorrimento tra gli strati di cordatura, il puro processo di piegatura del cavo è stato simulato e testato senza tensione assiale. Al fine di ottenere i fattori che influenzano la variazione della rigidezza alla flessione del conduttore, attraverso i metodi di simulazione degli elementi finiti, calcolo teorico e misurazione sperimentale, la rigidezza alla flessione del conduttore sotto il carico di tensione è stata analizzata dettagliatamente da Yang et al. .22,23,24,25. Prendendo come oggetto di ricerca un conduttore con nucleo composito in fibra di carbonio di larga sezione da 1660 mm2, Wan et al. il conduttore centrale passa attraverso la puleggia con diversi diametri inferiori.