500kV输电塔线覆冰有限元计算

输电塔线体系中铁塔的纵向不平衡张力是危害输电线路安全稳定运行的重要因素之一。为有效计算由档距、高差和不均匀荷载引起的纵向不平衡张力,应用梁单元和索单元建立了输电铁塔和导线整体单元模型。对输电塔线体系结构覆冰荷载进行有限元计算后得到了铁塔的不平衡张力,分析了铁塔的最大压应力随覆冰厚度的变化,指出了档距差和高差角过大是产生不平衡张力的主要原因,而不平衡张力致使铁塔失稳。复沙Ⅰ线500 kV输电线路的实例计算表明该方法非常有效。     

电网冰灾典型线路段覆冰倒塔分析

在2008年初电网冰灾倒塔调研的基础上,建立了典型覆冰倒塔线路段铁塔、导线和绝缘子的三维模型,考虑档距、高差以及覆冰厚度引起的纵向不平衡张力对铁塔受力的影响,对线路段在均匀覆冰荷载和不均匀覆冰荷载作用下的导、地线张力及纵向不平衡张力进行计算,分析确定了线路覆冰倒塔的破坏模式,揭示了线路覆冰倒塔的主要原因。分析计算结果与现场实际破坏情况相吻合,表明导线覆冰过载以及覆冰产生的纵向不平衡张力是线路覆冰倒塔的主要原因。     

覆冰特高压导线风致动张力试验与分析

覆冰导线在低风速作用下的风致振动现象是一个复杂问题,而导线动张力的计算对于输电铁塔的抗冰设计具有重要的参考意义。为研究风荷载下覆冰导线动张力对输电塔结构的动力作用,利用光纤布拉格光栅传感器,通过覆冰特高压输电塔-8分裂导线耦联体系风洞试验测得了导线的动应变,验证了导线动张力模型的有效性。用动张力模型计算结果和我国重冰线路设计规程中导线的荷载标准值进行了比较,发现规范对覆冰导线弦向张力荷载值的考虑略显不足,不平衡张力容易成为输电塔结构破坏的重要原因。对覆冰导线的动张力试验和分析研究结果表明:随着覆冰厚度的增加,导线自振频率降低,非线性增强,导线端部动张力增幅明显。考虑风荷载与冰荷载的组合后,覆冰输电塔的安全设计需要进一步提高。     

纵向不平衡张力计算与分析

不均匀覆冰是引起直线塔两侧出现不平衡张力的主要原因,是导致直线塔倒塔和损坏的主要原因之一.输电线路杆塔设计时应使杆塔能够承受一定纵向不平衡张力,避免因设计不当而造成倒塔事故.采用Visual C++开发平台编制了覆冰不平衡张力计算程序,通过对比证明程序的正确性,并从不均匀覆冰位置、档距、高差、悬垂绝缘子串长、导线最大使用张力、导线分裂组合方式等几个方面分析总结覆冰不平衡张力变化趋势,为输电线路设计人员提供设计参考.     

大截面导线重覆冰区不均匀冰纵向荷载特性分析

现行规程给定的不平衡张力的设计值与实际工程取值差异较大,为了研究大截面导线重覆冰区不均匀冰纵向荷载特性,建立连续档不平衡张力计算模型,编制VB计算程序,参照典型的特高压直流输电线路工程设计条件,计算了直线塔和耐张塔的不平衡张力,对影响直线塔不平衡张力的档距、高差、悬垂串长、导线直径、覆冰率、档距不均匀性、覆冰厚度等因素进行敏感性分析。针对大截面导线重覆冰区,建议增大耐张塔不平衡张力取值,降低直线塔不平衡张力取值,其中直线塔不平衡张力可根据使用条件进行分级取值。     

超／特高压交流同塔多回输电线路覆冰不平衡张力分析

根据超／特高压交流同塔多回输电线路的导地线型号及绝缘子串参数建立线-串有限元模型,分析了不均匀覆冰随耐张段档数的变化规律,不同挂点高差模式对不均匀覆冰不平衡张力的影响,给出了不均匀覆冰不平张力的分析计算方法。对超／特高压交流同塔多回输电线路导地线挂点不均匀覆冰不平衡张力随覆冰率的变化规律进行分析,给出了定量的计算结果。在此基础上,建立塔-线-串耦合的三维有限元模型,考虑铁塔变形对不均匀覆冰不平衡张力的分析,将计算结果与线-串有限元计算结果进行对比分析。根据有限元分析给出超／特高压交流同塔多回直线塔,导、地线不均匀覆冰不平衡张力百分比取值,一般情况下导线取为10％、地线取为20％,如果从经济性考虑,对同塔不同电压等级可以取不同的不平衡张力百分比,1000kV导线取7％,500kV导线取10％,地线取20％。     

2008年输电线路冰灾倒塔原因分析

文章通过对酒杯、鼓型和干字三类典型塔型在不同覆冰厚度及工况组合受力下的计算,深入地分析了2008年输电线路铁塔遭受冰灾以致倒塌的原因,分析计算结果与铁塔现场的实际破坏情况一致,总结出铁塔覆冰倒塌破坏的最主要原因在于导线覆冰过载及产生过大的纵向不平衡张力,最后提出了提高线路抗覆冰能力的建议及措施。     

复沙500kV输电线路Ⅱ回拉线门型塔屈曲分析

复沙Ⅱ回500kV输电线路ZH91拉线门型塔为新设计塔型,使用前未进行真型试验,运行中该塔失稳。应用有限单元法对该塔的不同荷载工况进行了屈曲分析。结果表明,在覆冰荷载和导线不平衡张力荷载下,该塔横担下边框主材屈服;事故后的真型试验验证了计算结果的正确性。最后对铁塔进行了改进验算,将横担下边框主材规格由80mm×6mm改为100mm×8mm时,铁塔强度满足设计要求。     

重覆冰区线路不均匀脱冰的不平衡张力计算

重覆冰区线路覆冰后不均匀脱冰产生不平衡张力,严重时可发生倒塔事故,为此在设计中计算不平衡张力,合理确定重覆冰区杆塔荷载具有重要意义.以浙北福州1 000 kV交流线路工程为依托,分析特高压线路不均匀脱冰过程,采用等线长法计算模型,引入“扫描二分法”改进迭代算法,开发设计软件以实现对不均匀脱冰产生不平衡张力的高效精确计算.通过计算,对影响不平衡张力的绝缘子串长、导线型式、档距配置、高差、脱冰率等因素进行敏感性分析,验证计算结果并发现抑制重覆冰区不均匀脱冰的方法,从而减小不平衡张力,合理设计线路在重覆冰区的杆塔荷载,增强线路抗冰能力.对于不均匀脱冰影响很大的孤立档,建议考虑不均匀脱冰模式下的不平衡张力,加强耐张塔设计.     

超/特高压同塔多回输电线路脱冰跳跃动力响应分析

为了明确超/特高压同塔多回输电线路的覆冰动态特性,采用有限元方法分析了其脱冰跳跃动态响应。考虑几何非线性的影响,采用有限元理论建立了导/地线-绝缘子及铁塔-导/地线-绝缘子体系的脱冰跳跃精细化数值分析模型。以1 000 kV交流双回、500 kV交流双回同塔多回输电线路和±800 kV直流单回、500 kV交流双回同塔多回输电线路为例,考虑塔线耦合效应、脱冰位置、档距和高差等影响因素,完成了不同工况下系统的脱冰跳跃分析。结果表明:当铁塔较高时,塔线耦合作用对导线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响不大,对地线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响较大;边档脱冰产生的纵向不平衡张力明显大于中档脱冰。最后,对导/地线脱冰跳跃纵向不平衡张力百分比取值进行了如下建议:1 000 kV导线及±800 kV导线取10%;500 kV导线取20%;地线取100%。     

重覆冰区特高压悬垂型杆塔不平衡张力分析

分别采用有限元分析方法与等线长法计算了典型耐张段的不平衡张力和悬垂串偏移量,这2种方法的计算结果基本一致。通过建立连续7档导线-绝缘子有限元模型,考虑多种线路设计参数的影响,分析了不同工况下重覆冰区特高压悬垂型杆塔的导线张力及不平衡张力。结果表明,覆冰加载模式、覆冰偏心和覆冰风速对不平衡张力影响不大,建议采用换算密度法模拟覆冰荷载并考虑10 m/s覆冰风速。不考虑档距差和高差时,随冰厚、档距和覆冰率的增加,导线不平衡张力百分数逐渐增加,计算得到的不同冰厚下特高压悬垂型杆塔不平衡张力百分数均小于规程规定值。随高差和档距差的增加,有高差和档距差的不平衡张力与无高差、无档距差的不平衡张力比值增大;随冰厚的增加,不平衡张力比值减小。30 mm及以下重覆冰区,不平衡张力百分数按照现行重覆冰区规程规定取值。40、50 mm重覆冰区,应将不平衡张力百分数分别提高至35%和41%。     

500kV架空输电线路覆冰失效有限元仿真分析

高压架空输电线路覆冰倒塔是近几年来影响我国电力系统安全稳定运行的重要因素之一。基于有限元法(FEM)分析软件ANSYS,考虑杆塔和导、地线之间的铰接耦合作用,研究了塔-线体系的力学数值分析模型的建模方法。针对具体线路覆冰微气候区,建立了2个耐张段的塔-线系统整体仿真模型,分析了不同覆冰厚度、风向以及风速作用下,塔线系统的失效情况。针对杆塔结构薄弱点,提出了相应的改造措施,并通过数值仿真进行了校核。数值分析结果同线路实际运行情况相符,可用于架空输电线路覆冰可靠性分析和线路改造措施效果评估。     

基于ANSYS输电铁塔覆冰屈曲分析

应用ANSYS有限元分析软件,对已在运行的输电铁塔覆冰进行屈曲有限元分析,得出详细的计算结果。通过应用ANSYS对某线路铁塔在覆冰与风载共同载荷下的稳定性、覆冰增加、不均匀覆冰引起的不平衡张力及风载进行分析。研究表明：过载、风载及不均匀覆冰是倒塔的主要原因。     

中冰区输电线路不均匀脱冰张力动态特性研究

输电线路不均匀脱冰是引发线路故障和缺陷的重要原因,为分析脱冰过程的张力动态变化规律,利用有限元分析软件,建立了典型设计条件下的连续档塔线耦合体系有限元模型,分析了不同电压等级、不同因素对输电线路导线脱冰张力动态特性的影响,提炼出了拟合计算公式。结果表明,脱冰率、覆冰厚度、档距、导线型号对导线张力差影响较大,档数和高差影响较小;对于中冰区架空输电线路,导线脱冰后的不平衡张力差峰值约为稳态不平衡张力的1.71倍。设计时应充分考虑瞬时峰值对塔线体系的破坏性影响。     

输电线路导线不均匀覆冰时不平衡张力的影响因素分析

输电线路导线不均匀覆冰会使导线产生不平衡张力,进而造成铁塔倒塌、塔头破坏、导线损坏等事故。本文以湖北超高压公司宜昌超高压局所辖的三峡右2—蔡家冲Ⅰ回500 kV输电线路作为研究对象,分别从不均匀覆冰杆塔档数、档距、相邻档的高差及悬垂绝缘子串长度等方面分析计算各因素对1个耐张段内一相导线所受不平衡张力的影响。结果表明,导线不均匀覆冰导致其所受的不平衡张力随档距的增加而增大,而随悬垂绝缘子串长度及相邻杆塔高差的增加而略有减小,不均匀覆冰档的档数对不平衡张力的影响具有随机性。根据结论,对中(重)冰区架空线路设计提出建议。     

一种求解架空输电线路单端覆冰下不平衡张力的方法

采用简支梁理论与"等线长法"模型,提供了一种求解架空线路单端覆冰下不平衡张力的方法,与现有技术相比,提出了连续档单端覆冰下档距变化量Δlk的计算公式。通过与ANSYS软件数值仿真结果对比,该文方法能准确计算出电线单端覆冰情况下的不平衡张力及形态分布。文章还分析了覆冰故障实例,运用该文方法的计算结果与现场情况基本吻合,且导线脱冰、地线单端覆冰下导地线最小接近距离小于现有规范要求值,在大高差的线路设计中,应校验此种情况下的间距。该文计算方法既能满足工程精度的要求,又能形成简便实用的计算程序,适用于工程实际计算,用于指导塔头的设计,提高线路抗冰能力。     

±800 kV直流特高压直线塔模型的导线断线试验分析

断线情况是输电线路杆塔重要荷载组合,其取值合理可使铁塔具备可靠的纵向刚度,保证其在大风、覆冰等恶劣气候条件下的安全运行能力。针对±800 kV直流特高压直线塔模型的导线断线模拟试验,研究了断线冲击荷载的传递特点,同时对直线杆塔断线荷载的合理取值进行初步探讨。     

特高压交流输电线路铁塔质量计算

在新建工程的可研和初步设计阶段,从新的设计条件出发推算铁塔质量,可以帮助完成杆塔选型和规划、路径比选、杆塔优化排位等,对提高概算准确性、节省工程造价具有重要意义。为此在特高压直流输电线路铁塔质量分析计算的基础上,对荷载更大、塔头布置形式多样化的特高压交流输电线路铁塔质量进行深入研究,并推广至500 kV超高压交流输电线路领域。采用“1 000 kV浙福线工程”及“500 kV铁塔通用设计”中不同塔型、呼高所对应的质量数据样本,建立回归分析数学模型,使用Matlab软件得到质量计算关系式。将计算结果与实际铁塔质量作比较,进一步验证了该方法及公式的准确性和适用性。对于重覆冰区线路,则应考虑导地线脱冰跳跃时产生不平衡张力的影响,修正和补充质量计算关系式。