Řešení Kombinovaného Namáhání Venkovních Vedení VVN-Statické a dynamické Modely

The dissertation thesis is focused on overhead lines mechanics. The introductory part gives the overview of models used in this field including their explanation and derivation.

A static asymmetrical catenary model is derived. A parabolic simplification curve for a static catenary model is evaluated. A state change equation for an asymmetrically hanged catenary was derived. The state change equation is transformed into a commonly used form using a parabolic sag model.

The following chapters concentrate on the derivation and description of a dynamic discrete beam catenary model in 2D space. The model construction including all the components is clarified. The model consists of elements connecting neighbour nodal points using a fixed distance and elements providing relative angle damping ability. The chapter contains the description of the method used during simulations.

A detailed derivation process and the description of the created string- based model are explained in the thesis final part. The model description includes excitation forces. These forces are mainly caused by the combination of icing and wind blowing. The model is used to analyze the overhead line own frequency and the influence of damping constants on the practical use of the created model for monitoring techniques. One of the string model extensions is the description of the force field and the wire state as a function of the line current and bundled wire tension.

The thesis final part is focused on case studies. The steady state results are shown as a reference. The key part consists of dynamic behaviour analyses during transients, e.g. ice falling from conductors. These analyses are extended using a multi-span model providing the behaviour of the neighbour spans during ice falling. The influence of tension forces and line currents on bundle conductors contraction is analyzed too.

Alternate abstract:

Disertační práce se soustřeďuje na oblast mechaniky venkovního vedení. Nejprve je uveden přehled modelů, které jsou dále vysvětleny a odvozeny.

V práci je odvozen model statické nesouměrné řetězovky. Pro statický model řetězovky je ukázána parabolická náhrada průhybové křivky. Dále byla odvozena stavová rovnice pro nesouměrně zavěšenou řetězovku. Stavová rovnice je převedena do běžně používaného tvaru souměrné řetězovky s parabolickou náhradou průhybové křivky.

Další část se zabývá popisem a odvozením dynamického diskrétního prutového modelu řetězovky v rovině. Je uvedena konstrukce modelu a jeho jednotlivé dílčí komponenty. Model je tvořen jak prvky působícími vazbu mezi sousedními body formou pevné vzdálenosti, tak i prvky tlumícími relativní úhlové natočení sousedních elementů. Součástí popisu je i postup použití modelu pro simulace.

Detailní popis a odvození modelů uzavírá strunový model vedení. Odvození modelu obsahuje popis vnějších budících sil, které jsou způsobeny především námrazkem a foukáním větru. Nad modelem je analyzována problematika vlastních kmitů lana a vlivu tlumících konstant na výsledné řešení ovlivňující praktické použití modelu pro monitorovací metody mechanického stavu vedení. Jedním z rozšíření strunového modelu je model popisující síly a polohu lana v závislosti na protékaném proudu a napnutí dílčích lan svazových vodičů.

Podstatná část práce je soustředěna na výpočet případových studií na simulacích. Pro srovnání jsou uvedeny výstupy v ustáleném stavu. Klíčovou část tvoří výpočty dynamického chování lana při pádu námrazku z jeho části. Tato simulace je dále rozšířena na pád námrazku v jednom poli a analýzu ovlivnění sousedních polí. Dále je analyzován vliv napínacích sil a elektrického proudu na kontrakci svazkového vodiče.