特高压输电线路钢管塔计算模型的选择

特高压钢管塔按整体空间桁架简化模型,采用杆单元进行受力计算,由于假定杆件只承受轴向力而忽略杆端弯矩作用,使得计算结果与实际情况存在差异。以1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程特高压同塔双回钢管塔为分析对象,采用铁塔设计通用程序的杆单元、有限元计算通用软件ANSYS的梁杆混合单元和梁单元3种计算模型,对钢管塔的静、动力性能进行了分析和比较。结果表明:由3种单元模型计算的主材轴力、杆塔动力特性基本一致;梁杆混合单元模型与梁单元模型计算的主材杆端弯矩接近。建议特高压钢管塔的受力计算,采用梁杆混合单元模型的整体空间桁架法。     

GJ型转角塔事故隐患的消除对策

送电线路主网架耐张转角塔以往多采用67TD－35,36,37桥型塔,该塔由于呼高选择单一,塔顶桥型支撑连接点薄弱,中相导线跳线受地线防雷保护角限制易遭雷击等原因,现逐步淘汰被GJ于字型耐张转角塔7837,7838等替代。又因GJ干字型转角塔中相导线挂点设计在转角内侧塔身主材上,使整基塔的受力分布不理想,目前部分设计单位将此类塔中相导线控点水平移入到塔身中;司部位。但平移挂点后的GJ于字型转角塔在安全运行上仍不理想。1存在的问题1．1220kV田干字型转角塔,原中相导线设计挂点在转角内侧塔身主材上,此时中相跳线与塔身风偏放电…     

特高压直流耐张塔导线挂点隔面结构分析

结合乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(ultra-high voltage direct current,UHVDC)重冰区JC27201BW耐张塔试验结果,对导线挂点隔面建立实体有限元模型进行数值计算,与空间桁架模型计算结果进行综合对比分析,得到更加准确的导线挂点隔面受力及变形状态。从受力看,隔面轮廓下平面构件承担大部分挂点荷载偏心弯矩,前后侧构件受局部应力影响较大,节点力并未有效传递到交叉斜材上,充分说明空间桁架模型不能真实反映挂点处隔面受力,而实体单元模型更符合实际。从变形看,隔面抗拔能力相比抗压能力更弱,需特别注意上拔荷载作用时的不均匀变形。隔面节点螺栓主要受剪切力,在上拔荷载下更容易失效破坏,同时考虑螺栓加工误差和滑移影响,应适当增加隔面内螺栓颗数以防止螺栓进入弹塑性阶段后快速失效可能导致隔面体系失效。     

大跨越输电塔线体系断线响应分析

为研究大跨越输电塔线体系的断线动力冲击问题,利用ANSYS软件建立了输电塔线体系的有限元模型,采用生死单元法模拟导(地)线的突然断裂。用时程分析的方法分析不同工况下绝缘子以及地线夹具的位移及轴力,发现在靠近绝缘子处断线对绝缘子最为不利,远离地线夹具处断线对地线夹具最为不利。通过对塔身主材的轴力进行动力分析,发现随着高度的增大,塔身主材受到的冲击作用逐渐增大。通过获得输电塔线体系的断线张力,并将断线张力结果与设计规范值即静力计算结果进行比较,发现应用动力有限元的计算结果比规范的静力计算方法得到的导线断线张力大3.5%,即考虑断线的动力冲击作用时,按规范设计的结果存在安全隐患,应适当提高裕度。     

改进干字型耐张塔导线悬挂点的建议

送电线路主网架以往耐张一般采用67TD－－35型、36型、37型桥型塔,该塔型因塔头桥型支撑联接点较薄弱、中相跳线受防雷保护角限制易遭雷击等,已逐步被67TD－－107型、108型、109型等干字型耐张塔所代替。但老型号干字型塔中相导线挂点设计在一侧主材上,对整基塔受力分布不理想。新型号GJ型7837、7838、7839耐张塔,虽已将挂点设计平移到塔身中间,但从11号台风过境发生事故跳IM来看,平移挂点后的GJ干字型耐张塔仍然不理想。1事故情况1997年8月18日第11号台风,从我省温岭市登陆后途径我金华地区,所辖11条220kV主网架线路,有3条22…     

铁塔四角钢组合构件尺寸的计算与放样

以厦门220 kV二通道跨海高塔为实例,应用空间解析几何法,寻找四角钢组合高塔腿部主材变坡处的空间关系,揭示了腿部正侧面斜材组成的V型面的空间关系,通过寻找直线上点的空间坐标,建立空间直线方程和空间平面方程,计算出构件的尺寸、变坡处主材联接板的火曲角,确定变坡处联接板上的螺栓孔位与具体放样.     

高压输电铁塔地震时程响应分析

为研究不同输电铁塔模型在地震作用下的响应,运用ANSYS建立1D2-SZ2型铁塔刚架和梁桁三维模型,通过模态分析得到结构阻尼系数,选取2种不同自然地震波,采用地震波x方向和y方向加速度单向输入和时程分析法得到铁塔在7.1和6.9度烈度下的节点位移和塔材应力。结果表明:刚架模型与梁桁模型相比,在地震作用下塔顶节点位移响应趋势和最大位移值相差不大,主材应力偏大,斜材应力偏小,辅材最小应力位于塔身;地震波x方向输入时,最大位移值出现在梁桁模型,y方向输入出现在刚架模型;铁塔在两种地震波作用下,最大应力均位于塔身主材,但应力值都未超过材料屈服极限。     

燃机房屋面桁架简化模型计算比较

建立了燃机房屋面空间三角管桁架整体计算模型和单榀计算模型。对燃机房屋面桁架支座采用铰接连接、滑动连接以及考虑燃机房双支柱约束的简化模型进行了计算分析。比较了燃机房屋面桁架各种计算简化模型的计算结果,分析了桁架支座约束、燃机房结构刚度、燃机房屋面混凝土板以及桁架单榀建模对设计结果的影响,可供工程设计参考。     

Calculation Comparison of Simplified Model for Gas Turbine Room Roofing's Truss

建立了燃机房屋面空间三角管桁架整体计算模型和单榀计算模型.对燃机房屋面桁架支座采用铰接连接、滑动连接以及考虑燃机房双支柱约束的简化模型进行了计算分析.比较了燃机房屋面桁架各种计算简化模型的计算结果,分 析了桁架支座约束、燃机房结构刚度、燃机房屋面混凝土板以及桁架单榀建模对设计结果的影响,可供工程设计参考.     

1000kV双回路钢管塔次应力的影响因素

对我国第一基1000kV交流特高压双回路钢管塔(SZT2塔)进行了真型试验。用输电铁塔设计软件建立了SZT2塔杆单元桁架模型;在限元软件ANSYS平台上,建立了SZT2塔梁–杆混合桁架模型。将SZT2塔的杆单元桁架模型与梁–杆混合桁架模型的计算结果进行了对比,并与试验实测结果进行了比较,得出了其次应力分布规律及影响因素。结果表明:对SZT2塔次应力影响最大的位置在塔身变坡处,在其它条件不变的前提下,次应力影响随杆件长径比的增加而减小;SZT2塔身主材次应力最大已达到30%,在设计时应予以考虑。     

一起220kV架空线路地线金具发热分析及对策探讨

针对佛山地区一起220 kV架空线路地线挂点金具出现的异常发热现象,通过建立等效模型,计算分析并发现地线感应电压和地线金具连接处接触电阻综合作用对金具温度升高具有较大的影响,结合发热处金具的具体情况,探究出其异常发热的主要原因为:架空地线、大地、两相邻铁塔和各自的挂点金具可能形成一个能够导通的电流回路;导地线间距离小和接触电阻大等。最后提出了可行的解决方案及预防控制措施。     

导线舞动时输电铁塔承载性能及破坏模式分析

为确定舞动荷载作用下杆塔受力及破坏模式,分别建立了500 kV舞动事故线路段连续7档导线—绝缘子模型和塔线体系模型,采用驻波法作为导线舞动激励,计算了不同工况下的导线张力、挂点不平衡张力和垂直荷载。当耐张塔两侧导线不发生一阶舞动时,导线舞动幅值相对较小,产生的纵向不平衡张力小于设计规范规定的断线张力,耐张塔不会发生破坏。发生一阶舞动时,不平衡张力超过断线张力取值,舞动相横担下截面斜材首先会出现应力超限情况,从而导致横担发生破坏,分析确定的铁塔破坏模式与现场破环形式一致。塔线模型与导线—绝缘子模型计算得到的导线张力和不平衡张力峰值较为接近。双挂点塔线模型计算得到的横担主材轴力与单塔模型基本一致,斜材轴力相差约0.2%、8%和2%。     

1 000 kV交流特高压钢管塔梁杆有限元分析研究

1 000 kV交流特高压同塔双回路钢管塔具有负荷大、结构高耸、柔度大等特点,由于焊接的连续性、节点板和钢管刚性连接等原因的影响,结构在节点处易产生次弯矩和次应力,从而造成构件及节点局部应力不均.按传统桁架结构杆单元线弹性理论进行分析和设计,杆塔实际受力状态与计算结果存在差异,造成选材不够准确.为解决上述问题,采用梁杆...     

220kV中冰区四回路窄基钢管塔主斜材刚度配比研究

为了保证窄基钢管塔结构的可靠性,对220kV中冰区四回路窄基钢管塔主斜材刚度配比进行研究,采用有限元分析桁架模型、钢架模型、桁梁混合模型下窄基钢管塔的主斜材的刚度配比,对比3种模型的主斜材最大轴力值得出:桁梁模型或钢架模型相比桁架模型更符合窄基钢管塔实际要求,建议其主斜材内力比值为:直线塔斜材占主材的3%~5%;转角小于60°的转角塔斜材占主材的5%~7%;转角不小于60°的转角塔斜材占主材的6%~8%。     

220 kV输电线周围电场对ADSS光缆挂点位置的影响

针对全介质自承(ADSS)光缆在杆塔上因挂点位置选取不当而受到电腐蚀影响的问题,本文基于模拟电荷法提出一种三维电场计算模型,建立了杆塔实体模型并利用空间变换改进电场计算表达式.通过计算校验点处的电位误差验证计算模型的准确性,利用上述模型计算220 kV三相单回路输电线周围的电场,并分析杆塔对于电场分布情况的影响.结果表明:校验点处的电位误差基本保持在2％左右;杆塔对于水平轴线上电场的分布几乎没有影响;在竖直平面内,杆塔的形状对于电场的分布有直接影响,越靠近杆塔,电场值越大.最后根据电场在杆塔所在垂直面内的分布情况和电腐蚀控制指标,得到满足使用条件的ADSS光缆挂点位置.     

钢管塔地脚螺栓受拉特性有限元分析研究

利用ANSYS有限元分析软件建立了特高压钢管塔的整体模型,研究受拉状态下塔腿节点处的弯矩分布规律,然后建立精细化的塔脚节点模型,研究地脚螺栓拉力的分布特性。研究发现,塔腿主材受拉时存在较大的弯矩,受拉时的次应力比高达0.3~0.4,且与受压时的弯矩分布规律类似;因塔脚法兰异形和弯矩的影响,各脚螺栓拉力分布不均匀性,内侧螺栓拉力高于平均值,尤其是当主、支管采用插板连接时,差异显著。弯距越大主支管夹角越小、节点板尺寸相对加劲板越大、地螺拉力分布的不均匀性越显著。根据有限元分析结果,提出降低地脚螺栓受拉不均匀性的构造措施和设计建议。     

干字形角钢输电塔的地震反应分析

为了解干字形角钢输电塔在地震作用下的特点和规律,以某大跨度输电塔为实际工程背景,基于空间梁单元建立了输电塔的力学模型,并选取典型地震波进行计算分析,观察输电塔4条塔腿相同位置主材杆件的轴应力峰值响应和塔顶位移响应。研究表明:输电塔4个塔腿主材杆件的轴应力响应,在不同方向地震波作用下存在较大的差别,而塔顶基本相同。     

±800kV同塔双回输电线路十字组合角钢塔承载力真型试验

SJ30102十字组合角钢塔是我国第1基±800kV直流特高压双回路真型试验塔,塔总高75.5 m,塔重176.8 t。SJ30102试验塔顺利通过了大风、安装、覆冰、断线等7个工况的荷载试验,45°大风超载工况下,加载至设计荷载的134%时,十字组合角钢受压失稳破坏。试验结果表明:主材轴力计算值与试验结果相吻合,计算模型合理;考虑填板布置形式的十字组合角钢稳定承载力计算值与稳定应力实测值吻合较好,计算方法合理准确,DL/T 5154—2012关于十字组合角钢稳定计算方法过于保守;一字型填板布置形式,能够减轻塔重约3%,填板及螺栓计算方法安全可靠;十字组合角钢主材与斜材的新型连接形式,能够提高2个分肢角钢的协同工作性能,受力均匀性较好。     

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％。     

交叉斜材设计缺陷导致倒塔事故的原因探究

塔身交叉斜材不但要承受外部荷载产生的水平剪力,同时也对主材稳定起到关键的支撑作用,承受水平剪力时,交叉斜材通常为一拉一压,对应的计算长度小于全长的几何尺寸;而在对称荷载作用下,交叉斜材在其支撑点所承受的支撑力是相同的,即交叉斜材处于同时受压,且压力相等的状态,对应的计算长度为全长的几何尺寸,计算时应将一定百分比的主材内力作用在斜材平面内、垂直于主材轴线的节点上,按全长的平行轴进行最小承载力校验。