老旧输电铁塔结构安全分析与加固仿真研究

针对已有老旧输电铁塔易发生倒塔事故不能满足在负荷条件下安全工作的状况,进行了安全性风险分析,建立输电铁塔结构模型,在特定工况下对杆塔仿真应力计算,找到输电铁塔受力薄弱点。通过主材加辅助支撑补强方案和主材增大截面技术补强方案对输电铁塔进行加固补强,对加固补强后的输电铁塔模型进行仿真,研究结果表明二重加固方案比原塔应力比降幅达20.9%～53.4%,从而提升了输电铁塔整体刚度及构件强度,满足了新条件下的安全使用要求。     

铁塔无拉线补强加固施工技术

近年来微波通讯发展较快,做为荷载主要支撑物的铁塔,经过多年使用,常常因设计条件的改变及荷载的增加需要补强加固.铁塔补强加固,一般是在几何尺寸不变的情况下,对原塔件及联板加大或更换优质材料.施工中常采用打临时拉线分段逐块更换,而施工现场往往受安全距离、地形及建筑物的限制,没条件打临时拉线,因此,必须寻找一种既不打拉线又能保证安全可靠的施工方法,通过工程实践我们探索了一些经验,在京汉微波网的唐县微波塔补强加固中进行了应用,并取得了良好效果.     

500 kV酒杯塔覆冰破坏形态分析

2008年初电网冰灾破坏原因统计分析表明,500 kV输电线路铁塔受损严重,其中酒杯塔倒塔基数占倒塔总数的36.2%。为了弄清酒杯塔在覆冰荷载作用下的破坏形态,选取湖南冰灾区500 kV线路中的酒杯塔进行均匀覆冰荷载和不均匀覆冰荷载作用下的主要受力杆件的敏感度及整塔的破坏形态分析,从而确定酒杯塔覆冰荷载作用下的受力薄弱点。研究结果为我国冰灾区酒杯塔设计和加固补强提供参考依据。     

特高压输电线路直线塔结构分析与试验

为提高交流特高压输电线路的安全稳定性,计算分析了我国第一基1000kV交流特高压输电线路试验塔ZM2。通过该塔结构线性与几何非线性静力分析及动力特性分析,并结合真型塔试验,验证了该铁塔设计的可靠性,还对该铁塔在控制工况下的破坏过程进行分析。结果表明:ZM2试验塔结构数值分析结果与试验结果基本一致,数值分析可以很好地模拟结构荷载行为;该试验塔结构性能良好,能满足设计要求;ZM2塔结构几何非线性不明显,设计分析时可不考虑其结构非线性问题;塔身瓶口是ZM2铁塔的薄弱部位,应加强这一部位的设计分析。     

轻型载人式登塔装备的研制

特高压线路的输电铁塔高度多为50～150m,属于中高型铁塔,而目前电力行业所使用的载人登塔装备仅能满足大跨越铁塔的使用要求。针对特高压线路中高型铁塔的登塔检修作业需求,研制了轻型载人式登塔装备。该装备通过了各项试验检测,性能和安全性都达到了设计要求,较现有的登塔装备更加轻便,经济性良好,适用于特高压中高型铁塔的登塔作业。     

特高压杆塔基地加荷塔设计参数的选择

特高压杆塔试验基地加荷塔是铁塔真型试验的主要承力系统之一,加荷塔的试验能力需要满足1 000 kV特高压交流同塔双回、±1 000 kV特高压直流单回与±800 kV特高压直流双回等输电线路铁塔真型试验的需求。为此,加荷塔的设计参数选择至关重要。根据收集到的特高压铁塔设计资料,兼顾特高压输电线路远期的发展,确定了特高压杆塔试验基地3 基加荷塔的高度、宽度与加荷点数等参数。多基特高压杆塔真型试验的顺利完成,印证了加荷塔设计参数选择的合理性。     

沿海地区输电铁塔抗风加固研究

为解决运行时间较长的输电铁塔运行时常发生大风倒塔事故的问题,以110 kV平闸甲、乙线双回路送电线路实际工程为背景,从对输电杆塔的防风校核和计算人手,建立有限元分析模型,对输电塔的薄弱位置进行分析.通过ANSYS软件模拟节点板建立实体模型,对输电塔和其节点进行数值分析,提出加固补强方法,从而提高了输电塔的抗灾能力,为沿海大风多发地区同类输电塔提高承载力提供参考.     

适应基础均匀沉降的高度可调铁塔结构设计及试验研究

针对采煤区输电线路运行及设计中存在的地基塌陷问题，提出适应于基础均匀沉降的高度可调铁塔设计思路和理念，并完成了高度可调KTZM110猫头直线塔的设计方案；建立了高度可调KTZM110猫头直线塔的有限元分析模型，对不同载荷工况下高度可调铁塔的变形和应力进行分析计算，其强度满足设计规范的要求；根据设计图纸，加工制造全尺寸的真型铁塔，并进行铁塔的型式试验，试验结果表明，该型铁塔的设计方案能够满足强度和刚度的要求，达到了设计目的，可在运行线路上使用。     

特高压输电铁塔动力特性分析

为分析特高压铁塔的自振动力特性,运用ANSYS建立SZ301型1000 kV交流同塔双回输电铁塔三维梁杆混合模型,运用Block Lanczos方法提取前10阶频率和12阶振型。研究结果表明,有限元计算自振频率符合工程计算要求,建立的三维模型正确;特高压单塔振型主要集中在塔身横隔面塔材,应注意进行塔颈和塔身主材补强设计;低阶模态为塔头振动,塔高增加使得整塔结构刚度降低,为进一步研究特高压塔线体系在动态荷载下的动态特性提供参考。     

输电线路铁塔纠偏的实例分析

某输电线路铁塔产生明显的偏斜,需要纠偏加固.考虑铁塔各塔脚的受力特征以及在纠偏过程中塔身的变形现象,分析铁塔偏斜的主要原因,通过比对不同的纠偏方案,最后采用更为合理的锚杆静压桩对基础进行加固和抬升纠偏.抬升过程中的监测数据表明,塔身偏斜是由于塔脚填土不均匀以及塔身受力差异造成的,同时也间接推断出塔身在线路架设前已有偏斜以及塔身变形产生的塔头的偏移量.施工结果表明纠偏效果较好.     

500kV拉线门型塔补强加固试验研究

拉线塔是高压输电线路中常见的一种塔形,而在运行维护过程中发现,在许多拉线塔的上部横担中与拉线挂板连接处存在角钢发生较大变形的现象,严重威胁线路安全.针对东长哈送电线路中大量存在的87LM21塔,建立了其有限元模型,并对其进行非线性分析,得到了在静风荷载作用下拉线门型塔的一些力学特性,找到了该塔在实际应用中不能满足使用要求的原因,并初步提出了2种补强加固方案;通过对87LM21拉线门型塔进行静风荷载加载试验,进一步明确了拉线门型塔的力学特性,验证了数值分析结果的正确性,并通过试验测试了补强加固方案的可行性.     

风暴灾害下电力断线倒塔概率预测

提出了基于极端学习机(Extreme Learning Machine,ELM)和广义极值(Generalized Extreme Value,GEV)分布的风暴灾害下输电线路断线概率预测模型。该模型首先针对极端风速,通过ELM网络的训练学习,预测出实时变化的风速;随后从概率的角度考虑实时变化的电力线风荷载极值,提出电力线风荷载的实时广义极值分布;从而实现风暴灾害下输电线路的实时断线概率预测。结合输电线路的历史数据展开算例分析,验证了该预测方法的有效性和准确性。     

基于台风路径预测信息的输电杆塔累积损伤模型研究

强台风可能对所经区域的输电杆塔造成物理破坏并引发大面积停电。为协助电力部门准确预估台风天气下杆塔倒塔的风险并提前调配和部署防台物资,建立了一种基于台风路径预测信息的输电杆塔累积损伤模型。首先,根据气象台短期台风预报信息、采用网格方式确定受台风影响的风险杆塔;其次,充分结合短期和短时双时间尺度台风基本信息和杆塔地理位置信息,预测杆塔受台风影响的累积作用时间和风速;第三,构建了单位时间内强台风下杆塔因塑性疲劳发生倒塌的低周疲劳损伤数学模型,并利用改进泊松公式求取不同台风作用时间、风速和地理位置的杆塔倒塔概率;最后,基于直流潮流算法优化计算电网最小负荷损失。算例验证了所提方法的有效性、合理性。     

输电铁塔等效缩尺模型风洞倒塌试验研究

输电铁塔作为典型的风敏感高耸结构,在强台风等极端天气中面临着结构失稳甚至倒塌的风险。为研究铁塔的风致响应及倒塌机理,本文开展了输电铁塔等效缩尺模型的风洞试验。通过研究模型在横向风荷载作用下发生局部杆件形变直至倒塌的整个破坏进程,分析了模型局部结构力学响应特性以及底部主材轴向受力分布情况,得到了风荷载作用下输电铁塔的结构薄弱点和主材轴向受力变化规律,并利用有限元仿真软件进行对比计算分析。结果表明,在横向风荷载作用下输电铁塔主材容易受到不均匀的轴向压力,增加了金属疲劳的概率,严重时会导致铁塔倒塌;输电铁塔塔身中下部主材在单向风荷载的作用下将会出现极大应变,对部分主材杆件进行补强加固能够有效增强铁塔抗风能力。     

华东电网500 kV任上5237线飑线风致倒塔事故调查分析

强风暴是对输电线路威胁最大的一种自然灾害,强风暴导致的高压输电线路和输电塔破坏的事故时有发生。作者首先介绍了华东电网500 kV任上5237线飑线风致10基输电塔连续倒塔事故的现场调查结果,按照输电塔倒塔的严重程度对杆塔进行了分类;分析了飑线风的破坏特性及其对输电线路的危害。对输电塔倒塔的原因进行初步分析后认为: 特大飑线风是造成这次输电塔倒塔的主要原因;输电塔抗风设计规程中横隔面的布置数量不足,导线与输电塔之间的风动力耦联作用也不容忽略。     

500 kV拉线门型塔补强加固试验研究

拉线塔是高压输电线路中常见的一种塔形,而在运行维护过程中发现,在许多拉线塔的上部横担中与拉线挂板连接处存在角钢发生较大变形的现象,严重威胁线路安全。针对东长哈送电线路中大量存在的87LM21塔,建立了其有限元模型,并对其进行非线性分析,得到了在静风荷载作用下拉线门型塔的一些力学特性,找到了该塔在实际应用中不能满足使用要求的原因,并初步提出了两种补强加固方案;通过对87LM21拉线门型塔进行静风荷载加载试验,进一步明确了拉线门型塔的力学特性,验证了数值分析结果的正确性,并通过试验测试了补强加固方案的可行性。     

750kV单回和同杆双回输电线路反击耐雷性能

利用ATP-EMTP仿真程序对单回和同塔双回750 kV输电线路典型杆塔的反击耐雷性能及其影响因素进行了仿真计算研究。研究中杆塔采用了多波阻抗模型,考虑了雷电波在杆塔中的传播速度、杆塔呼称高度及杆塔接地电阻等因素的影响,采用统计法确定750 kV超高压线路的反击耐雷性能。研究结果表明:杆塔中的传播速度影响不可忽略;随着杆塔高度的降低,冲击接地电阻的减小,线路反击性能增强;导线排列方式和档距的变化,对线路反击性能影响很小;对于ZB329和ZGU315型杆塔,仅其单回反击跳闸率都会高于预期雷击跳闸率,因此在建设750 kV输电线路时,需要认真计算研究输电线路的反击耐雷性能。     

国内外规范输电线路铁塔风荷载特性对比

输电铁塔属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载是设计的主要控制荷载。随着涉外工程的增多,准确把握国外规范的风荷载取值成为铁塔设计的关键一步。首先对国际上通用的输电线路设计规范（包括ASCE 74-2009、IEC 60826及BS EN 50341）中关于铁塔风荷载的计算原理进行梳理和分析,得到了一套完整的铁塔风荷载计算方法。以某一典型的输电铁塔为研究对象,分别按照国外规范计算得到了塔身和横担的风荷载,分析了结构各层的风荷载分布特点,并与我国规范的计算结果进行对比研究。通过研究,揭示了国外规范计算铁塔风荷载的特点,结果可作为输电铁塔抗风设计的参考。     

220kV单/双钢管输电塔结构设计的对比分析

以220 kV钢管输电塔为研究对象,提出了单管和双管钢管塔的结构形式和几何尺寸,针对不同荷载工况分析主管等各杆件的内力分析,得出小转角、中等转角和大转角钢管塔通常分别由单侧已锚安装工况和大风荷载工况控制。同时,在参数分析的基础上,对单管和双管钢管塔进行强度设计和优化。在满足强度、变形条件时,小转角的双管塔用钢量与单管塔的用钢量相差较小;随着转角的增大,双管塔的用钢量较单管塔的用钢量增加缓慢,即大转角时双管塔的用钢量比单管塔经济。研究结论可供220 kV单管和双管钢管塔设计时参考。     

冰风暴灾害下电力断线倒塔的概率计算

提出了基于广义帕累托分布(GPD)和Copula函数的冰风暴灾害下电力断线倒塔的概率计算方法.该方法基于冰风暴灾害下风速和冻雨量的GPD,提出了电力线和铁塔的冰荷载和风荷载的概率计算模型;然后考虑冰荷载与风荷载之间存在的概率相关性,基于Copula函数,提出了电力线和铁塔冰荷载、风荷载的联合概率分布计算模型;在此基础上...