覆冰工况下电力导线非对称疲劳失效的数值模拟分析

2011年四川西昌地区月普一回线在覆冰气象条件下发生断线事故.基于现场调查资料, LGJ-630/45钢芯铝绞线截面上的12根铝线为平齐的脆断断口, 其余均为典型韧断断口.本文基于有限元法的ANSYS计算平台, 从悬垂线和大挠度弯曲梁单元模型的静力学角度及梁单元模型的动力学角度分析了断线原因.研究表明: 事故现场采集的脆性平断断口系疲劳所致, 导线先因疲劳产生低应力脆断平断口, 引起有效截面减小, 继而发生应力过载断裂, 产生杯锥状韧性断口.事故发生原因为覆冰及脉动风使导线运行应力由55.4 MPa增至97.9 MPa.在脉动风作用下, 导线发生一阶共振, 促使非对称疲劳的疲劳载荷应力均值增大, 大大降低了导线的疲劳寿命, 部分铝线发生断股, 引起导线有效截面减小, 使其运行应力超过导线破坏应力, 最终导致导线过载韧断