特高压输电导线断线冲击效应研究

塔线体系断线冲击造成特高压输电线路纵向巨大不平衡荷载。为了研究断线冲击荷载效应,采用初始找形建立塔线体系的等效导线模型,然后分析导线断线的力学特点,提出导线断线的动力模拟。在此基础上通过ANSYS软件对塔线体系断线冲击的导线振动进行了瞬态动力数值仿真,从时、频域角度分析了导线振动的动力特性,结果表明,导线断线冲击效应显著,且冲击能量主要集中于高阶竖向振动。     

重冰区输电塔–线体系导线断线分析

断线事故会引起整个输电系统的振荡,甚至导致输电塔倒塌及产生火灾等次生灾害。考虑输电塔、导线、绝缘子等的非线性特性,建立了输电线路塔–线体系的断线耦合振动分析有限元模型。以向家坝—上海±800kV特高压直流输电线路为例,进行了断线工况振动非线性时程分析,分析了断线冲击荷载引起的导线跳跃、最大水平张力、绝缘子悬挂处和直线塔支座节点处的反力等。分析表明,断线的冲击荷载将对导线和输电塔均产生较大的动力放大效应,风荷载将加剧断线引起的振动。     

微地形条件下220 kV朝峰线覆冰断线机理分析

为了深入研究微地形对覆冰线路不平衡张力及覆冰断线冲击的扩大效应,针对处于微地形区朝峰线输电线路覆冰断线事故,建立事故区4塔3档塔线体系有限元模型,定量计算不同工况下塔线体系临界覆冰厚度及断线冲击响应情况,提取不同覆冰工况及不同地形下数据对比分析。结果表明,该微地形下形成的重度覆冰和大高差档距扩大了塔线体系不平衡张力,覆冰断线造成的冲击动力响应远大于非微地形区覆冰断线情况,微地形区形成的重度覆冰及大档距高差扩大了断线冲击效应。     

±800 kV直流特高压直线塔模型的导线断线试验分析

断线情况是输电线路杆塔重要荷载组合,其取值合理可使铁塔具备可靠的纵向刚度,保证其在大风、覆冰等恶劣气候条件下的安全运行能力。针对±800 kV直流特高压直线塔模型的导线断线模拟试验,研究了断线冲击荷载的传递特点,同时对直线杆塔断线荷载的合理取值进行初步探讨。     

±800 kV直流特高压直线塔模型的导线断线试验分析

断线情况是输电线路杆塔重要荷载组合,其取值合理可使铁塔具备可靠的纵向刚度,保证其在大风、覆冰等恶劣气候条件下的安全运行能力。针对±800 kV直流特高压直线塔模型的导线断线模拟试验,研究了断线冲击荷载的传递特点,同时对直线杆塔断线荷载的合理取值进行初步探讨。     

特高压直流直线塔断线荷载分析

导(地)线断线严重影响输电线路的安全运行。针对特高压直流线路的特点,采用ABAQUS软件建立了分裂导线连续档断线模型。通过有限元分析,求得V型绝缘子串的摆幅、冲击荷载以及各相导线的断线荷载。通过与断线荷载理论计算结果比较可知:我国现有线路规程关于断线荷载的取值是合理的,按规程设计线路在一定程度上能够抑制倒塔事故的发生。     

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。     

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。     

长短腿耐张输电铁塔的静力及自振特性分析

采用MATLAB及SAP软件,对长短腿耐张输电铁塔与等长腿耐张输电铁塔在多工况荷载下的静力及自振特性进行了比较分析.静力计算结果表明:在各工况荷载下,长短腿塔的底部塔柱轴力较等长腿塔均有增大,但底部斜杆轴力变化有增有减且变化幅度大,无横隔约束时长短腿塔塔身下半部斜杆更加敏感,上部杆件轴力受长短腿的影响很小;一般情况(除"短腿一侧出现断线或张力不平衡的情况"外)下顺侧向荷载方向位移较等长腿塔有所减小,但垂直侧向荷载方向位移增大显著.自振特性分析表明,长短腿增强了铁塔高阶振型的平扭耦联效应,长短腿产生的结构支座高差方向对结构纵向及横向的前几阶振型有很大影响.     

500 kV输电线路塔线体系舞动响应分析

通过建立连续5档塔线体系有限元模型,采用气动分析法得到了不同阻尼比下的导线张力、不平衡张力和导线舞动轨迹,分析了舞动荷载作用下杆塔动力响应。按照铁塔阻尼计算得到的舞动响应高于导线阻尼计算值。考虑塔线耦合效应后,导线舞动幅值增大,导线张力和不平衡张力减小。导线垂向运动由2个主频的多阶混合振动变为单个主频的一阶振动。当采用铁塔阻尼进行分析时,耐张塔不平衡张力超过断线张力设计值,铁塔横担下截面斜材最大应力超过设计应力,会导致横担被破坏。     

广西500 kV输电线路覆冰倒塔原因分析

以500 kV柳桂线倒塔事故段为例进行荷载模拟计算分析,得出在不同覆冰厚度时导地线和光缆断线原因,以及不均匀覆冰和覆冰断线工况下铁塔受力情况,由计算结果分析了该事故段铁塔倒塌的事故原因,并对500 kV输电线路提出加固改造和系统规划建议。     

考虑风速风向联合分布的大风灾害下电力断线倒塔概率预测

针对实际线路风速与风向数据很难获取、现有大风灾害下断线倒塔概率预测误差偏高的不足,提出了考虑风速风向相关性的电力断线倒塔概率预测模型。该模型采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,计算输电线路高度各风向的有效最优概率分布类型及参数。利用输电线路风荷载模型和铁塔风荷载模型计算得到各个方向下线路和铁塔能承受的最大风速。对数值天气预报数据进行处理,采用高度修正和插值映射后的预报风速数据作为输入参数,实现线路气象数据不足时风灾下电力断线倒塔的概率高精度预测。     

输电铁塔强震抗灾能力分析

为评价输电铁塔在强震作用下的抗灾能力,以实际地震记录作为地震输入,采用直接动力法分析了1基500 kV双回路典型铁塔在地震作用下的承载能力。分析结果表明：在基本设防烈度下,典型杆塔的地震作用荷载效应一般低于非地震作用的荷载效应,具有较好的抗震能力;在强震情况下,地震作用的荷载效应超出了杆塔的承载和变形能力。对于大跨越等抗灾能力要求很高的输电线路杆塔,建议设置更高的抗震设防目标,考虑强震作用下抗震性能设计;同时,对于横担悬臂较长的杆塔,抗震验算时应考虑竖向地震作用的影响。     

输电线路瓷绝缘子雷击掉串分析及对策

为了防止架空线路瓷绝缘子掉串危及电网安全运行,以220 kV丰金线50号耐张塔耐张双串绝缘子串其中一串脱落的危急缺陷及220 kV万文I线61号线杆遭雷击后B相绝缘子串掉串事件展开分析,结合掉串绝缘子的机电试验数据,详细分析了瓷绝缘子串掉串的原因,并提出了整改防范措施.     

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。     

强风作用下带横隔面输电塔动力响应及破坏机理研究

增设横隔面是对输电塔结构进行抗风加固的一种简单有效方式,但增设横隔面后输电塔的动力稳定性变化和破坏机理差异尚未明晰。以某220 kV同塔双回线路ZY2输电塔为研究对象,通过建立输电塔线耦联体系有限元模型,对比了增设横隔面前后的单塔及塔线体系的模态差异,验证了在靠近塔腿节间的交叉斜材处增设横隔面对于输电塔局部振型的抑制作用。采用随机风场模拟,计算不同风速下不同塔段处斜材增设横隔面前后轴力响应变化,结合动力不稳定区域理论计算斜材动力稳定性参数,将其与动力不稳定区域绘制在同一参数平面内并根据某一风速下斜材是否进入动力不稳定区域,来判断不同塔段处斜材增设横隔面前后的失稳风速。结果表明,合理增设横隔面最高可将杆塔破坏风速提高3 m/s。     

某输电塔横担变形断裂破坏探讨

根据某输电塔横担断裂破坏的事故情况,采用一阶弹性计算模型,通过对断裂角钢局部和整体进行分析,找出事故主要原因为施工起吊位置选择不当,改变了输电塔的传力途径和受力模型;提出在输电铁塔施工过程中避免类似事故的针对性建议。     

基于改进支持向量回归的IGBT老化预测

为了准确预测绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的老化状态,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法（IWOA）优化支持向量回归（SVR）的IGBT老化预测方法。该方法提取IGBT集电极-发射极电压信号的时频域特征,通过核主成分分析（KPCA）降维将时频域特征融合成一个综合指标来表征IGBT的老化状态;针对鲸鱼优化算法（WOA）不足,在WOA的基础上引入Sobol序列种群初始化、惯性权重和反向学习策略,增强WOA的局部搜索能力和收敛速度;利用IWOA优化SVR的惩罚因子和核参数,并构建一种基于综合指标的IGBT预测模型。利用NASA Ames实验室的IGBT老化数据集对IWOA-SVR方法进行验证,结果表明,所构建IWOA-SVR预测模型可以更准确实现对IGBT的老化预测。     

均匀覆冰时重冰区110 kV直线塔关键构件的受力分析

高压输电线路覆冰导致倒塔、断线等事故严重影响电网的安全可靠运行,目前国内外对110 kV酒杯型直线塔在覆冰作用下的受力研究较少。以韶关重冰区110 kV输电线路为例,基于有限元分析建立了1:1比例的输电塔仿真模型,分析酒杯型直线塔在均匀覆冰时的力学规律。以30种风速和覆冰组合对酒杯型直线塔进行仿真,并根据节点位移和轴向应力大小分布得出杆塔的薄弱部位、节点位移与轴向应力随外界荷载的变化规律和杆塔失效判据曲线;最后,基于仿真结果和在线监测模型,提出了一种计算关键构件轴向应力和节点位移的方法。由仿真结果得到关键构件处节点位移和轴向应力的拟合式,并根据杆塔的失效判据将杆塔安全状态划分为安全、预警和危险来评估杆塔所受荷载程度;利用仿真结果、在线监测模型和在线监测数据能得出关键构件的轴向应力和节点位移。     

全方位角度风作用下铁塔风荷载分配系数特性研究

准确确定铁塔风荷载是输电铁塔设计的关键一环,全方位角度风荷载分配系数的选取是否合理将直接影响到铁塔的设计指标。在对规范中塔身、横担风荷载的计算原理进行梳理和分析的基础上,通过对IEC 60826和BS 50341规范中关于塔身和横担风荷载的剖析,推导了线路前后侧塔身和横担360°风吹时角度风荷载分配系数计算公式,给出了不同正侧面投影面积比值时的角度风荷载分配系数,分析了分配系数的特点。通过对比研究揭示了塔身和横担角度风荷载分配系数的特点,研究结果可作为输电杆塔抗风设计的一种参考。