大跨越输电塔-线体系覆冰断线模型试验研究

为了准确有效研究大跨越输电塔-线体系中杆塔结构在覆冰断线工况下的动力响应,以晋东南-南阳-荆门1000kV特高压输变电工程中的黄河大跨越段为原型,进行了模拟覆冰条件下五塔四线塔-线体系模型的断线冲击响应试验。试验测得了输电塔薄弱位置杆件的应变时程曲线,研究了塔-线体系在不同断线工况下杆塔的动力响应。通过分析得出了输电杆塔的最不利断线工况,找出了输电塔在断线冲击作用下的最不利位置,为输电塔结构抗冰灾设计提供了有价值的参考。通过进一步研究发现,当断线位置在导、地线悬挂点附近时,输电塔的测点应变突变值与覆冰厚度成近似的一元二次函数关系。     

塔线体系覆冰脱落对输电塔的动力响应研究

输电线路的断线、覆冰和脱冰都会引起纵向不平衡张力,给输电线路安全运行带来重大威胁。本文采用ABAQUS有限元数值模拟方法 ,研究导地线覆冰脱落输电塔的动力响应及不平衡张力的动力系数,以期为输电塔的安全设计提供参考。     

大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力学模型

为了从理论上揭示大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力响应,针对大跨越高压输电导线分裂布置型式的线路覆冰情况,采用等效单根导线代替分裂导线,利用能量方法,建立了覆冰断线的冲击动力学模型。以某大跨越高压输电线路的一个典型耐张段为例,应用该模型计算了导（地）线覆冰断线和未覆冰断线工况下对铁塔造成的冲击响应,取得了满意的效果。研究表明：覆冰断线造成的冲击动力响应远大于未覆冰断线情况,覆冰断线冲击响应不容忽视。该模型可为大跨越高压输电线路覆冰断线的冲击动力响应试验分析与数值计算提供理论依据     

输电塔线体系断线非线性动力分析

以某500 k V高压输电线路为研究对象,建立三塔四线输电塔-线体系精细化有限元模型,在考虑跌落导(地)线与地面碰撞接触基础上,对其进行了不同断线位置以及不同断线根数的隐式非线性动力分析。结果表明:断线点位置对断线瞬间的冲击作用影响较小;断线后断线一侧张力衰减系数随着导线挂点位置增高而单调递减;未断线一侧张力衰减系数随着挂点位置增高先减小后增大;耐张塔张拉作用系数远大于直线塔;耐张塔的断线动力放大系数在1.1~1.5。在断多根线的最不利工况下研究了耐张塔的扭转破坏和弯曲破坏两种失效模式。     

两相邻输电塔的同步环境脉动实测试验研究

基于随机振动及系统识别理论,对两相邻自立式直线输电塔进行同步环境脉动实测,识别两相邻输电塔耦合导地线的动力特性及绝缘子在输电塔的横向和纵向的振动频率。试验结果表明：在塔两侧导地线的初始张拉力一致的情况下,相邻直线输电塔的动力特性较为接近,与输电塔档距无关;同时分析得出输电塔的阻尼比均大于《高耸结构设计规范》（GB50135－2006）规定的阻尼比0.01。由于导线的影响,测试出绝缘子在塔-线体系横向振动频率大于输电塔的振动频率,而在纵向小于输电塔的振动频率,频率的差异对输电塔-线体系在风荷载作用下的振动情况不利。     

大跨越输电塔-线在线路脱冰作用下的振动

输电线路覆冰后的脱冰动力分析十分复杂.以某1 000 kV大跨越为工程背景,借助非线性有限元方法建立塔-线耦合模型.为了考虑线路覆冰的弯曲刚度,采用梁单元模拟覆冰,采用单元生死法模拟脱冰,分析塔-线体系对线路脱冰的动力响应.结果表明,线路覆冰后体系的低阶振型基本没有变化,而自振周期变长了;地线脱冰后体系的振动响应衰减较快,而导线脱冰后体系的振动响应衰减较慢.同时,输电塔的位移响应,脱冰50%比脱冰100%时小,而对跨中电线的跳跃幅值,脱冰50%比脱冰100%时大.     

台风作用下输电塔线体系动力响应分析

台风作用下输电线路倒塔事故时有发生。通过Yan Meng台风风场和Monte Carlo法模拟得出了海口市的极值风速和风剖面指数,并采用石沅台风风谱进行了台风脉动风的数值模拟,在ANSYS中建立一塔两线模型,计算了模型在台风风载荷作用下的风载荷效应。分析表明:导、地线线条风载荷对主材轴力的贡献率很大,极值状态时达到了58.9%,通过在台风区适当减小档距或者采用落线护塔的方式可以减小台风带来的损害;台风的高强度和高湍流特性,导致在极值状态下的响应远大于静风等效作用下的响应,规范中所取的风载荷调整系数偏小,对于台风工况,应充分考虑其动力放大作用。     

输电塔塔线体系风振响应分析

基于风洞试验得到的输电塔线性一阶广义荷载谱,推导了一般性的输电塔顺风向、横风向脉动风荷载功率谱公式。利用此功率谱,模拟了塔线体系顺风向、横风向脉动风荷载。对输电塔线体系及单塔的动力特性进行了分析,分析表明,在远低于单塔同阶振型的自振频率时,塔线体系中的输电塔平面外振型就会与导地线振动耦合。对单塔及输电塔-线体系进行非线性动力时程分析,得到了位移、加速度和内力等响应的时程,对比了有、无横风向脉动风荷载的风振响应,并分析了风振响应的功率谱。     

输电塔-线体系舞动仿真及控制研究

舞动是输电线高频低幅的自激振动,本文基于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、扭转三方向舞动分析,并通过经典算例验证了此新方法的可行性;进行了不同风速工况下输电塔-线耦合体系的舞动仿真,得到了体系舞动振幅和输电塔动力响应。同时针对典型工况,进行了相间间隔棒及多点压重防舞措施的舞动控制分析,并对不同布置方案的舞动控制效果进行了比较,确定了有效舞动控制方案。     

高压输电塔-线体系振动台模型非等比例问题研究

高压输电塔-线体系模型进行振动台试验时,由于模型跨度大以及实验室尺寸等条件限制,输电塔-线体系中塔与线的比例因子很难保持相同,此时需要将导（地）线的比例进行修正。从数值分析的角度出发,以辽宁盖州500kV输电线路的一段输电塔-线体系为例,输电塔的比例保持不变,导（地）线的修正系数分别取为1.0、0.5和0.4的情况下进行纵向和侧向下的一致和多点地震响应时程分析。研究结果表明,导（地）线的比例进行修正后,输电塔-线体系的地震响应与原模型保持一致,因此这种修正模型的振动台试验的精度满足工程要求。     

自立式双回路铁塔送电线路导线断裂后的结构动响应分析

为了研究机械性故障对自立式双回路铁塔输电线路结构的受力影响,建立了500kV架空输电线路耐张段的耦合体系模型,采用瞬态动力分析方法计算了高压交流输电线路耐张段一基塔在发生上横档一组导线突然断裂破坏后,邻近破坏处的导线、绝缘子、塔构件的瞬态动响应变化规律。分析结果表明,上横担一组导线断裂失效对邻近端导线张力峰值没有明显影响,对邻近端的绝缘子及铁塔横担构件的受力有较大的影响。研究成果可为输电线路结构设计提供理论依据。     

特高压单回路酒杯型输电塔线耦联体系振动台试验研究

特高压输电工程在我国进入大量建设阶段后,尚未经历严酷的自然灾害考验。为了分析强震作用下特高压塔线耦联体系动力反应特点以及导、地线对单塔结构动力反应的影响,该文针对特高压格构式输电塔线体系进行了振动台试验研究,旨在为特高压塔线体系的合理抗震设计提供基础。试验以1000kV特高压交流单回路输电线路工程为背景,设计制作了三塔两线体系模型并模拟了体系的边界条件,选取四种不同类型的地震激励,针对塔线体系及单塔进行了八度罕遇下的动力测试。研究结果表明:挂线后该型塔垂直线路方向自振频率下降较为明显且塔线体系动力反应受地震激励类型影响较大;与单塔相比,挂线后该型塔垂直线路方向的能量分布较为显著的向低频区转移;地震作用下,挂线形式下的该塔各项动力反应比单塔结构降低了4%~45%,导线、地线的存在提高了该塔的抗震能力。杆塔动力分析时应考虑导线、地线的影响,否则将会过高的估计塔架结构的地震反应。     

自激过程与非齐次Poisson过程用于钢丝绳断丝计数过程的建模与预测

对于钢丝绳集中断丝过程，提出了断丝自激点过程的建模方法；对于钢丝绳均匀断丝过程，提出了断丝非齐次Ｐｏｉｓｓｏｎ过程的建模方法。依据极大似然估计原理，给出了钢丝绳寿命预测方法和钢丝绳最佳更换期。     

三峡升船机钢丝绳断丝与磨损检测原理及实现

根据三峡升船机钢丝绳的使用特点，提出了三峡升船机钢丝绳检测的原理与方法，采用周向多回路对钢丝绳轴向励磁，利用漏磁场原理检测钢丝绳断丝，磁桥回路检测钢丝绳磨损量，并实现在一个传感器中对断丝和磨损两种缺陷信息的综合检测。在信号处理方面设计了相应的电路和软件，实现了缺陷的定量分析。     

大跨越钢管混凝土输电塔地震作用弹塑性分析

利用静力和动力两种方法研究了一个大跨越钢管混凝土输电塔在地震作用下的弹塑性力学性能,包括:1) 建立了精细的输电塔和塔线体系两种有限元模型以及输电塔材料的非线性模型;2) 将由振型分解反应谱法得到的结构底部剪力按第一阶振型分配到有限元模型的各个节点上,一步步增加节点力,使材料逐渐进入塑性状态直到计算不能收敛为止。静力分析表明:结构失效是由于薄壁钢管单元失效造成的,而钢管混凝土单元还没有失效,结构的极限荷载由薄壁钢管单元决定;3) 利用时程法进行罕遇地震下的输电塔弹塑性分析。动力分析表明:在地震作用下,塔上许多单元很快就进入了塑性,在最后时刻,有一定数量的薄壁钢管单元已经破坏,但钢管混凝土单元没有出现破坏的情况,该塔能实现“大震不倒”的目标。两种方法都显示塔的中部是结构的薄弱处。     

输电线断线振荡研究

针对采用拟静力法不能计算输电线路断线动态张力的缺点,利用显式动力有限元方法研究了输电系统线路断线的振荡响应。研究表明:在邻近断线档绝缘串下端的动、静位移以及不平衡力响应较大,远离断线档迅速衰减;线路的动态张力峰值是初张力的1.5倍―2.5倍,且离断线档越远,放大作用越大;线路的静态张力是初张力的0.26倍―0.95倍,且离断线档越远,卸载作用越小。该文还研究了初张力、档距和绝缘串长度对断线响应的影响。     

Modelling the effect of twisting on electro-mechanical properties of Nb3Sn conductors

The influence of external loading on the superconducting filaments of Nb₃Sn wires depends on the wire structure, for example, on twisting. Electro-mechanical behaviour of wires can be studied with finite element models. Three-dimensional models, whose numerical solution is heavy, are generally needed for twisted wires. However, this paper presents a two-dimensional model for twisted conductors that can be used under certain loading situations. Computational tests showed that twisting influences the superconducting properties significantly and must be modelled only if the ratio of the twist pitch to the distance between the outermost filament and the wire axis is smaller than 25.     

用太阳光发电的一个新观点

当太阳光由玻璃堆变为线偏振光,再通过厚度渐变的1/4波晶片将不同波长太阳光转变为圆偏振光后,在金属细线管中传播时,传播方向的高速旋转磁场绕着被金属细线切割,金属细线中电子因洛伦茨力的作用定向运动,金属线两端产生电势,因此,实现太阳光发电的关键技术是利用纳米技术制作纳米尺寸的金属细线及金属细线管。