近海V形山谷地形输电线路的风场仿真与风灾事故分析

作     者：章李刚 何鑫 徐海巍 余世策 ZHANG Ligang;HE Xin;XU Haiwei;YU Shice

作者机构：浙江华云电力工程设计咨询有限公司杭州310014 浙江大学结构工程研究所杭州310058 

基　　金：国家自然科学基金项目(51838012) 

出 版 物：《结构工程师》 (Structural Engineers)

年 卷 期：2023年第39卷第5期

页      码：109-120页

摘      要：山地风场的复杂多变性是造成山区输电线路风灾事故频发的重要原因。本文采用CFD数值仿真技术对不同风向角下典型的近海V形山谷地形下的输电线路风场进行了仿真。基于雷诺时均模型(RANS)仿真方法比较了半径分别为3 km、5 km和8 km三种尺度地形下风场计算结果的差异。针对事故塔位的不利风向工况,进一步采用大涡模拟(LES)技术对风场进行了补充分析,并比较了其与RANS计算结果的差异。在此基础上,分析了线路发生跳线风偏放电事故的原因。研究结果表明V形山谷两侧山脉上不利的风速加速效应出现在山脊线的迎风前端,其在东、西两侧山脉的最大水平风速加速比可达1.23和1.65,而最大竖向风速比可达0.45和0.30。山腰位置处塔在背风向下可能受到显著的下沉气流作用。山谷中心位置处风速加速效应不明显且可能在某些风向下存在衰减。不同尺度地形仿真结果的比较表明,5 km半径的中尺度地形与大尺度地形仿真结果较为一致,而采用3 km小尺度地形可能会产生明显误差。LES模拟的平均风剖结果比对应的RANS结果略偏大。地形的影响会导致事故塔位处的水平极值风速相比来流极值风增大13%,同时产生相当于0.2倍来流风速的竖向风。仿真显示,在不利风向下事故塔位处存在明显的水平风速加速和竖向风速,从而造成跳线风偏事故的发生。

主 题 词：V形山谷 数值模拟 大涡模拟 雷诺时均模型 风速加速比 

学科分类：080802[080802] 0808[工学-自动化类] 07[理学] 08[工学] 070601[070601] 0706[理学-大气科学类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1005-0159.2023.05.013

馆 藏 号：203124620...