特高压交流输电线路耐雷水平相关因素研究

随着输电电压等级的提高,雷击跳闸占跳闸总数的比例也在提高,而我国特高压交流输电线路的防雷研究尚属于起步阶段。通过改变线路耐雷水平参数,即:杆塔接地电阻、绝缘子片数、线路档距、避雷线架设方式、杆塔高度及雷击时输电线路的相位,建立了相应的PSCAD模型,仿真分析了雷击不同部位时各种因素对特高压架空输电线路耐雷水平的影响。结果表明:雷击塔顶时,"IVI"水平排列的耐雷水平最高;雷击档距中央时,"VVV"三角排列的耐雷水平最高,雷击档距中央比雷击塔顶时线路的耐雷水平高出很多。在雷击塔顶,档距小于360 m时,耐雷水平随档距增加而快速增加;大于360 m后,随档距增加其耐雷水平基本不变;雷击避雷线档距中央时,耐雷水平与档距的关系呈"U"形分布,在档距大于400 m以后,耐雷水平随档距的增加而提高。耐雷水平随绝缘子片数增加呈线性增加。无论哪种雷击形式,1.2/50μs雷电流波形下的耐雷水平明显比2.6/50μs雷电流波形下的高。     

刚体直杆模型计算风偏角的影响因素分析

采用刚体直杆模型,计算绝缘子串风偏角,分别研究了水平档距、垂直档距、风速、风向、风压不均匀系数、地形以及加重锤等主要因素对绝缘子风偏特性的影响程度。研究结果表明:水平档距与绝缘子串风偏角呈正相关,垂直档距与绝缘子风偏角呈负相关;在风速一定的情况下,风向的主要影响区间在垂直于线路约±60°区间内。     

基于称重法覆冰监测模式下的垂直 档距参量取值研究

目前应用最为广泛的覆冰厚度计算模型主要是针对称重法原理,而垂直档距是该模型中非常重要的一个参量,参量取值的准确度对等值覆冰厚度的监测结果准确度具有决定性的影响。但在现阶段的工程实践中,现有的各个计算模型并未对垂直档距参量在线路运行过程中动态变化特性进行全面、深入的考量,因此影响了覆冰预警系统的应用效果。本文对垂直档距在输电线路运行过程中的动态变化特性进行了定性和定量分析,研究了冰荷载和温度变化对导线应力及垂直档距的影响,并通过数值仿真对其影响程度进行了评估,最终在此基础上提出了基于垂直档距动态变化特性的覆冰厚度计算策略,从而提高称重法测量输电线路覆冰厚度的准确度。     

500kV线路IVI型双回路直线铁塔的规划设计

为科学规划500kV IVI型双回路直线塔,该文从挂线布置形式、经济档距规划等方面,采用基于数学期望的最优化理论进行最优设计,最终得出该塔型在技术和经济有较大的优势,具有广泛的应用价值。     

门式轻钢房屋结构经济柱距分析

通过对不同柱距、跨度的门式轻钢结构房屋主次用钢量的分析比较,找出了柱距、跨度对主次用钢量的影响规律,并提出了结构经济柱距的判别方法。     

导线风压不均匀系数的取值探讨

导线风压不均匀系数用于表征在较大档距内不均匀分布的风荷载。当前国内外采用的导线风压不均匀系数计算方法大致分为两类:一类不区分脉动风与平均风对风压不均匀系数的影响,笼统地采用一个系数予以表征;一类仅考虑脉动风不均匀性的影响。在对美国ASCE的导线阵风响应系数、Davenport档距系数以及中日德三国风压不均匀系数的计算方法对比分析的基础上,结合实测数据,首先证明了平均风不均匀性的存在,随后以Davenport档距系数计算理论为基础,提出了一种新的风压不均匀系数计算方法。该方法明确区分了平均风与脉动风不均匀性对整档导线风压的影响,考虑影响因素全面,物理意义更为明确。     

导线对输电塔动力特性的影响

随着电力系统的不断升级,输电线路的跨度越来越大,这使得导线所占输电塔-线体系的比重越来越大,导线对输电塔动力特性的影响便越来越不容忽视,这会对输电塔在地震作用下或者风荷载作用下的动力响应造成影响。为了研究导线对输电塔动力特性的影响,基于通用有限元软件ANSYS,建立了输电单塔和塔线体系的空间精细化模型;通过对比两种模型的振型和自振频率,来研究导线的存在对输电塔的动力特性的影响。另外,通过改变塔线体系中导线的水平档距,来研究不同的水平档距下,导线对输电塔动力特性的影响。结果表明,由于导线的存在,输电塔的自振频率会明显降低;且导线的水平档距越大,这种现象会越发明显。     

高压输电线对公路选线的影响与处置

高压线架设数量及公路建设的发展都较为快速,文章结合高压输电线路及杆塔的分类情况,阐述了在公路选线时如何合理的处置与高压线的关系,在不能绕避的情况下,选择最经济、可行的交叉方案,通过高压线弧垂随档距及温度的变化,推算路线线位处的净空高度,对于杆塔与公路水平净距较小时,应通过特殊设计,以满足交通通行需求。     

丘陵地形风场水平非均匀性和导线风荷载

对于大跨度输电线而言,风场水平特性对输电塔线体系的结构设计有重要影响。我国现有GB50545—2010《110～750 k V架空送电线路设计规范》采用风压不均匀系数来衡量风速沿空间分布的不均匀性。在浙江舟山某丘陵地形长约500 m的输电线路沿线构建了一套多点同步风速监测系统,采集获得了近1年的风速风向及温度等数据。基于现场实测数据,分析丘陵地形周边的水平风场特性,定量计算不同档距条件下的平均风速不均匀系数和极值风速不均匀系数。讨论了国内外导线风荷载计算方法中风压不均匀系数和档距折减系数的取值依据,并与现场实测数据得出的经验算式进行对比分析。实测得到的极值风速不均匀系数经验式与国内外荷载计算标准档距折减系数取值基本一致,也与DL/T 5551—2018规范报批稿中给出的档距折减系数计算式相符。     

输电线路非线性脱冰耦合振动数学模型及振动响应参数优化

为研究输电线路脱冰振动响应,基于能量法的拉格朗日动力方程,考虑输电线竖向、顺线路方向位移与绝缘子旋转角耦合,建立连续档输电线路非线性脱冰耦合振动数学模型用于描述输电线路脱冰振动。在不同档距、覆冰厚度、脱冰率作用的脱冰工况下,利用四阶Runge-Kutta方法求解非线性振动数学模型的数值解,得到输电线路脱冰振动动态位移和动态应力。对比数学模型和抛物线方程及状态方程求解的位移、应力,初步验证了数学模型的准确性。根据数学模型求解结果对输电线路脱冰振动响应参数进行优化,得出档距越小、覆冰厚度越大、脱冰率越大,输电导线脱冰振动响应中位移振幅越大。     

一种新型扣挂系统设计

针对目前钢管塔架大多采用全高度、等壁厚、不经济扣锚索锚固于塔顶或最多分2层设置而导致结构稳定性较差的实际问题,以贵州木蓬特大桥(净跨为165m上承式钢筋混凝土箱形拱桥)为工程依托,提出扇形式扣挂的概念。此系统采用钢管壁厚分层高,扣锚索分离且分多层设置,既符合力学原理又经济实用,力学概念清晰;通过降低塔架重心,从而提高结构整体稳定性。同时,为采用斜拉扣挂施工的桥梁提供更具经济竞争力的扣挂系统,达到既保证安全又进一步降低工程成本的目的。     

窄基塔高度根开比优化的研究

针对窄基塔的特点,建立了窄基塔体强度简化验算公式;依据《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》中对输电塔顶部挠曲度的控制条件,采用有限元方法,提出对窄基塔高度根开比进行优化的方法.结合工程实例,对窄基塔进行了优化和经济性分析,得出了用料合理、占地面积更小的窄基塔型.结果表明,优化方法可行,具有良好的经济效应和推广应用价值.     

基于风洞试验的苏通大跨越输电塔风振系数研究

苏通大跨越输电塔的结构形式有别于普通的钢结构杆塔,其塔身下部结构采用钢管混凝土、上部结构采用钢管,质量突变大,主要受风荷载控制,并且塔高超出GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的梯度风高度限制。为此,采用气动弹性模型和刚性模型的边界层风洞试验确定苏通大跨越输电塔的风致响应和气动力,基于试验数据计算不同风向角下的惯性力风振系数、位移风振系数和有效荷载风振系数,并进行对比。并通过有限元分析梯度风高度对惯性力风振系数的影响,同时将有限元分析得到的风振系数分布和加权值与DL/T 5154的风振系数规定作比较。结果表明：上述3种风振系数分布规律并不相同,由其分别确定的等效位移接近于试验值;考虑梯度风高度后,风振系数变小,分布形状影响小;苏通大跨越输电塔的惯性力风振系数加权值小于1.6,且风振系数由下到上不是单调增大。     

对斜拉桥总体设计参数的讨论

主梁的中边跨径比、跨高比、跨宽比、宽高比和主塔的有效跨高比是斜拉桥的总体设计参数。本文根据已建斜拉桥资料，对其进行了统计归纳，并对总体设计参数的常用范围及对结构性能的影响作了简要说明。     

上海银行大厦SRC框架-核心筒结构设计

上海银行大厦是一幢高230m的超高层办公大楼。地下室采用桩筏基础和地下连续墙。主楼结构体系为型钢混凝土框架-筒体结构。在结构设计中分别针对层6以下的薄弱层、层14的转换层、层30的刚性层采取了相应的计算和构造措施,并通过了抗震超限审查。主楼和裙房间采用大跨鱼腹桁架,桁架下弦采用高强度预应力钢棒。     

杭州湾跨海大桥北航道桥主塔液压自爬模施工

杭州湾跨海大桥北航道桥为双塔双索面斜拉桥,主跨长448m,索塔为钻石型空间结构,索塔总高度为178.8m。本文主要介绍ZPM-100型液压自爬模的主要结构体系、功能和工作原理及在杭州湾跨海大桥北航道桥主塔施工中的运用。     

多跨连续梁独塔斜拉协作体系桥梁结构参数分析

从协作体系的结构状态和一些重要的设计参数着手,研究多跨连续独塔斜拉协作体系桥梁的塔、梁、索受力特征及位移形态,分析主跨无索区长度、主梁高跨比、主边跨比及塔的高跨比等设计参数变化对结构所产生的影响,并提出合理的取值范围。     

Design optimization of steel–concrete hybrid wind turbine tower based on improved genetic algorithm

The steel–concrete hybrid wind turbine tower is characterized by the lower part of the traditional steel tubular tower replaced with the concrete segment. The lateral stiffness will be improved obviously, and then, the excessive vibration of the steel tower can be solved effectively. Based on the improved genetic algorithm, an optimization program is built to consider the influence of materials, labor, machinery, and transportation on the construction cost of a steel–concrete hybrid tower for a 2.0‐MW wind turbine with a hub height of 120 m, in which the initial height of the concrete segment is 32 m. During the optimization process, design requirements of relevant specifications and industry standards are used as the constraints. The optimization variables include the bottom and top diameters of the tower, the wall thickness of each segment, the height of the concrete segment, and the area of the prestressed steel strand. By comparing the results of construction cost and structural capacity before and after optimization, it can be found that the steel–concrete hybrid wind turbine tower after optimization has the better structural stiffness and lower construction cost. The proposed optimization program can meet the design requirements and significantly improve the economic performance of the tower.     

采用避雷器后输电线路仿真模型的建立及应用现状

为了评价输电线路的防雷性能,准确地对杆塔、避雷器、雷电流和输电线路等电力元件进行等效是非常重要的。杆塔模型在工程中宜采用电感模型,在超高压系统、杆塔高度超过40m时,宜采用多波阻抗模型;避雷器使用IEEE推荐的频率相关模型;雷电流宜选用简单方便的双指数函数模型;输电线路选用Jmarti模型。总结了杆塔接地电阻、避雷器安装方式和线路档距对线路耐雷水平的影响,试验表明,采用避雷器和降低杆塔的冲击接地电阻,输电线路的耐雷水平明显提高。