输电线路风灾防御的现状与对策

强风暴是对输电线路威胁最大的自然灾害之一.回顾了近年来世界各国的输电线路在强风灾害下的运行状况,特别是我国输电线路的主要风致灾害状况.重点介绍了台风、飑线风、龙卷风等强风暴下输电线路所受的影响以及输电塔倒塌等情况.近年的风灾数据昭示,开展我国输电线路强风灾害的研究和风险评估工作、改进输电塔的抗风设计,是提高输电线路风灾防御能力的关键.     

强风作用下输电塔风致倒塔机理和抗风加固方法探讨

输电塔线体系是一种风敏感结构体系,在强风作用下的输电塔的破坏事故时有发生.通过调研输电塔线体系在强风作用下的倒塔情况,分析了输电塔线体系的抗风薄弱部位和倒塔机理.采用规范方法进一步分析了输电塔倒塔原因.对输电塔的薄弱部位进行了加固处理.研究表明,通过在输电塔的薄弱部位进行加固处理后,其抗风能力得到了显著增加.     

塔线耦合作用对输电塔线风致响应的研究

由于输电线路具有传输线路长、易受周围环境影响等特点,因此输电塔线的风致响应一直是一个研究热点问题.而输电铁塔与导线具有一定的耦合作用,当输电塔线收到风荷载的作用时,该耦合作用可能会对输电塔线产生不利影响.为解决上述问题,本文重点关注了输电塔线耦合作用对最不利风向的影响,并进行了仿真计算,本文所得结论对后续输电塔线风致响应提供了一定的理论参考.     

海岛输电塔线体系风振响应及易损性分析

以温州洞头海岛3572线新建的单回路猫头塔ZMG32-28.5及其所在塔线体系为研究对象,对输电塔的抗风性能评估展开研究。首先,采用ANSYS软件建立输电塔及其所在塔线体系的有限元模型,开展单塔和塔线体系的动力特性理论分析。随后根据台风风谱,采用谐波叠加法,生成具有台风特性的脉动风速时程。对塔线体系进行风振响应分析,了解塔线体系在设计风速作用下的塔身响应。最后考虑输电塔结构参数和脉动风荷载的不确定性,通过拉丁超立方抽样方法生成了80组塔线体系随机样本;通过谐波叠加法模拟生成80组具有台风特性的脉动风速时程。将塔线体系随机样本与风荷载一一对应组合,进行80组塔线体系的风振响应分析。对风振响应结果进行回归分析,得到考虑塔线耦合效应的输电塔风荷载作用效应函数和塔顶位移响应的均值和标准差值;此外,对生成的80组输电塔随机样本开展了静力弹塑性分析,确定输电塔结构的各极限状态限值和标准差值。基于上述两种分析计算结果,进行了考虑塔线耦合效应的输电塔风灾易损性分析,得到0°（顺线路）、90°（横线路）风向角工况下轻微破坏、中等破坏和倒塌破坏的风灾易损性曲线。研究表明,55 m/s极值风速作用下,横线路...     

1000kV特高压输电塔线体系风荷载传递机制风洞试验研究

为研究输电塔线体系的风荷载传递机制,以皖电东送淮南—上海输变电工程1000kV特高压送电线路中的直线钢管塔为设计原型,在同济大学TJ-3风洞试验室进行了输电塔–八分裂导线五塔四线耦联体系完全气弹模型风洞试验,测得了体系的加速度和位移响应。采用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器,测得了塔身主材、导线及绝缘子在风荷载作用下的动应变。通过对不同风攻角、流场及风速工况下塔线体系动力响应数据的统计与分析,总结出了导线、绝缘子和输电塔风致振动规律;通过功率谱密度分析,揭示了输电塔线耦联体系的风荷载传递机制。研究结果表明,塔线体系风致振动呈现强非线性耦合作用,导线及绝缘子的振动对输电塔具有重要影响,随着风速的增加,导线高阶振型对能量的贡献增大。     

干字型输电塔线体系风致响应研究

研究了干字型输电塔线体系的风致响应问题。首先基于杆系有限元理论建立了输电塔线体系的三维有限元模型,该模型考虑了输电塔和输电导线的动力耦合效应。基于随机振动理论模拟了输电塔线体系的多维脉动风荷载,并形成总风荷载时程。分析了输电塔线体系在强风作用下的风致响应,为输电杆塔的抗风防灾提供参考。     

输电塔-线体系的舞动及风振控制

输电塔-线体系具有高柔特点,风振作用显著,为了研究输电塔-线体系的舞动机理和优化输电塔风振控制方案,基于ANSYS建立了输电塔-导地线-绝缘串的塔线耦合体系非线性有限元模型,提出了采用重启动技术进行覆冰导线的水平、竖向、扭转3方向舞动和输电塔风振分析的方法;编制了风速场模拟程序,进行了输电塔-线耦合体系的舞动及风振仿真...     

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数北大核心CSCD

以2020年"黑格比"台风中倒塔的海岛大跨越塔线体系为研究对象,分析了"黑格比"台风对洞头海岛电网的影响,采用Ansys建立了裸塔及塔线体系的有限元模型,分析了裸塔和塔线体系的动力特性。其次,结合现有规范开展了输电塔线体系风荷载静力加载及脉动风速时程拟合方法研究,分别开展了0°、90°等风向角下静力分析和动力时程分析,得到了裸塔、塔线体系中输电塔位移、主材应力静载响应和风振响应,不仅对比分析了裸塔、塔线体系输电塔的风荷载静载效应与考虑脉动风的风振响应,还对比了不同风向角对输电塔风载效应的影响。此外,还采用频域分析方法开展了输电塔风载效应的功率谱分析,进一步揭示了脉动风的荷载效应及导地线的耦合效应。最后,基于输电塔位移响应开展了裸塔、塔线体系输电塔的位移风振系数分析。研究及其相关结论对今后开展输电塔抗风设计、加固具有重要的参考价值。     

1000 kV汉江大跨越特高压输电塔线体系气动弹性模型的设计与风洞试验

以建设中的1000 kV汉江大跨越输电线路工程为背景,针对大跨越输电线路塔线体系风致响应较大的特点,进行了气弹模型风洞试验,分析了单塔及塔线体系在均匀流及紊流下的风振响应。塔线体系为四塔三线模型,并采用刚性节段加V型弹簧片法设计输电塔气动弹性模型。通过对实验结果进行分析,获得了塔线体系动力特性和风振响应等数据,研究了导线对输电塔的影响。结果表明,风荷载作用下导线与输电塔的耦合振动不可忽略。     

考虑脉动风荷载作用的大跨越输电塔线体系风致响应分析

为了掌握脉动风荷载作用下大跨越输电线路风致响应特性,以某500 kV三跨耐张段大跨越输电线路为研究对象,建立了输电塔线体系空间有限元模型,采用谐波叠加方法模拟输电塔线体系脉动风荷载时程,叠加静风荷载作用,研究了风荷载作用下单塔及塔线体系的模态动力特性,分析了不同风向角风荷载作用下塔线体系风振响应时域特性,并与单塔风致响应进行比较,获得了最不利风向角度,探索了不同风速作用下单塔及塔线体系最大位移和应力变化规律。结果表明,与单塔相比,塔线耦合体系具有较强的柔性,其模态的低阶振型主要表现为导线的振型;输电塔和输电线风振响应均以一阶振型为主;塔线耦合效应对塔线体系风振响应的影响较大,不同风向角风荷载作用下塔线体系风振响应均大于单塔,塔顶位移增大明显;塔线体系的最不利风向为垂直于导线布置方向;输电线路设计时建议考虑塔线耦合效应的影响。     

500 kV输电线路杆塔结构的可靠性分析

采用一次二阶矩法对不同时期的500 kV线路进行了可靠度校准,并采用Ditlevsen算法计算了杆塔结构体系的可靠度,对实际的杆塔失效概率进行了统计分析。根据结构构件的可靠度计算结果,分析了我国不同历史时期设计的500 kV输电杆塔的可靠度水平;理论可靠度计算与实际失效概率统计结果表明,我国500 kV输电线路杆塔结构的可靠度水平在不断提高。     

2008年电网冰灾覆冰及倒塔特征分析

对2008年造成电网严重冰雪灾害的气象条件和线路覆冰特征进行了分析说明。根据国家电网公司系统500 kV线路倒塔的分类统计,分析了倒塌铁塔在塔型、地形地貌、设计条件等方面的主要分布特征。根据覆冰荷载对铁塔的作用模式,分析阐明了铁塔被压坏、拉坏、扭坏以及拉扭共同作用破坏等几种典型破坏的基本特征。最后还从设计角度提出提高线路抗覆冰能力的建议。     

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。     

输电线路杆塔分流系数仿真计算

利用CDEGS软件针对220 kV/500 kV典型输电线路杆塔分别进行工频和雷电流模型的仿真计算,给出避雷线、杆塔地网、杆塔基础具体分流大小,分析影响杆塔分流系数的影响因素。     

交直流同塔混架下输电线路绕击耐雷性能分析

电网规模的扩大和线路走廊的缺失,使得某些特殊条件下的交直流线路同塔架设成为可能,而绕击是特高压输电线路雷击跳闸的主要原因.通过综合分析国内外现有的交流同塔双回、直流双极以及交直流同塔混架的杆塔结构模型与参数,针对1000 kV 交流特高压双回和±500 kV 直流超高压双极同塔混架输电,提出了一种新的混架杆塔模型.针对交流双回和直流双极的同塔混架线路,采用改进的电气几何模型,考虑长间隙放电特性和导线工作电压的影响,同时纳入极线和相线之间的相互屏蔽关系,对输电线路的绕击耐雷性能进行了分析.基于构建的 ATP-EMTP 仿真模型,获取了直流极线和交流相线的绕击耐雷水平.通过编程计算,分析了不同杆塔呼称高度、地线保护角和地面倾角等参数对交流、直流线路各自绕击跳闸率的影响,为改善交直流同塔混架输电线路的绕击耐雷性能提供了参考依据     

500 kV同塔四回路生态环境影响分析

分析了500 kV同塔4回路传输线的电磁场及其对生态环境的影响。首先分析了传统的等效电荷法及其缺点，在此基础上构建了500 kV同塔4回路传输线电磁场的二维有限元模型，利用该模型可准确分析500 kV同塔4回路传输线周围的电磁场强度。针对2种常见的同塔4回路塔型(垂直塔和水平塔)，分别选取4种相序排列加以分析。分析结果表明，500 kV同塔4回路全相序逆排列能明显降低其电磁场对生态环境的影响，分析结果为传输线路的规划和设计提供了参考。     

韶关地区冰灾引起的输电线路铁塔动力倒塌初步分析

对韶关电网由于冰冻天气造成的输电线路毁坏进行了调查研究,重点测量了导线覆冰情况,观察了220kV坪通线119—121号3座相邻输电线路铁塔的受损程度和倒塌形式,结合这些塔的地理位置进行分析,指出系列铁塔受破坏的原因主要是导线厚冰荷载作用引起铁塔局部破坏,进而引起相邻铁塔发生系列动力倒塌。最后,对铁塔的修复和进一步的研究内容提出了若干建议。     

云广±800 kV特高压直流输电线路耐雷性能研究

国内外运行经验表明，雷击是造成输电线路跳闸的主要原因。基于杆塔的多波阻抗模型和基于先导发展的雷电屏蔽模型，分析了云广±800 kV特高压直流输电线路的反击、绕击耐雷性能及其影响因素。结果表明：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；随着保护角的减小，地面倾角的减小，海拔的降低，线路雷电屏蔽性能增强；引起特高压输电线路雷击故障的主要因素是雷电绕击，建议特高压输电线路采用负保护角运行。     

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。