利用关键构件力学特性的覆冰塔线体系事故预测方法

针对目前我同输电线路覆冰断线倒塔事故预测方法的不足,选取重庆市某500 kV送电线路的典型杆塔为研究对象,建立了"三塔两线"形式的塔线体系精细化有限元模型,进行了塔线体系承受覆冰荷载、风荷载多种运行工况下的仿真研究,通过系统研究确定了能最有效反映杆塔运行状态的构件,并详细记录了杆塔关键构件应力值随运行工况参量的变化趋势,通过公式拟合得出严格的数学函数,具体表现为:三层横担鼓型直线杆塔,上、中、下横担主材角钢应力随覆冰厚度的增加呈指数增长.拟合度高达0.986以上,指数范围集中在0.0375～0.0404之间,因杆塔不同部位角钢型号及结构等因素的影响而略有不同;杆塔塔身主材角钢应力与风速呈指数增长,拟合度高达0.99以上,指数范围集中在0.0383～0.0423之间,因覆冰厚度的不同,塔身主材角钢应力曲线构成一组曲线簇,覆冰越厚,应力值相对越大.基于以上结果提出了利用这种特定的数学函数建立数据库,实时查询、比较,给出杆塔运行中的状态,实现覆冰塔线体系事故预测的方法.     

微地形区OPGW地线不均匀覆冰计算模型改进方法

目前对均匀覆冰下架空线等值覆冰厚度计算模型的研究较多,但缺少对大截面、大单位长度重量的地线复合光缆（optical pilot groundwire,OPGW）地线覆冰的研究,特别是在微地形下等值冰厚计算模型的适用性。选取大档距大高差工况,通过有限元软件建立3种典型地形（山坡、山顶、垭口）下的3塔两档OPGW地线模型,结合考虑绝缘子串偏斜角的等值冰厚模型,对传统输电线路等值覆冰厚度模型进行误差分析,结果发现等值冰厚较小时大档薄覆冰情况下的传统冰厚计算误差较大。但随着平均等值冰厚增大,冰厚计算误差显著减小。利用以上分析结果和平均等值冰厚与绝缘子串轴向拉力与倾角的函数关系,提出一种冰厚误差优化计算方法,改进后的冰厚相对误差能控制在10%以内。     

不均匀覆冰对110 kV杆塔的受力影响分析

高压输电线路不均匀覆冰是导致倒塔、断线等事故的重要原因。为此,以韶关地区110 kV输电线路为对象,提出了建立输电塔线体系的有限元模型进行力学特性研究的方法。首先对长档距侧重覆冰和短档距侧重覆冰2种不均匀状态,共模拟了24种仿真工况以探究杆塔对外界荷载的响应;继而分析发生不均匀覆冰时,杆塔两侧的导线张力以及轴向应力等变化;最后研究杆塔形变向重覆冰侧偏移、与导线连接处的横担点位移最大以及杆塔的薄弱部位增多诸情况的原因。仿真结果验证了该方法的有效性与实用性。     

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。     

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。     

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。     

输电线路覆冰在线监测系统的应用

文章在介绍影响输电线路覆冰因素的基础上,结合覆冰期间导线荷载数据介绍了超高压输电线路导线覆冰形成、发展、超负荷、杆塔受损倒塌、融冰的全过程,总结了每个阶段导线覆冰的特点,反映了覆冰在线监测系统的作用。     

中冰区输电线路不均匀脱冰张力动态特性研究

输电线路不均匀脱冰是引发线路故障和缺陷的重要原因,为分析脱冰过程的张力动态变化规律,利用有限元分析软件,建立了典型设计条件下的连续档塔线耦合体系有限元模型,分析了不同电压等级、不同因素对输电线路导线脱冰张力动态特性的影响,提炼出了拟合计算公式。结果表明,脱冰率、覆冰厚度、档距、导线型号对导线张力差影响较大,档数和高差影响较小;对于中冰区架空输电线路,导线脱冰后的不平衡张力差峰值约为稳态不平衡张力的1.71倍。设计时应充分考虑瞬时峰值对塔线体系的破坏性影响。     

基于极限承载力分析的覆冰输电塔可靠性评估

针对目前输电杆塔结构可靠性分析存在的难点,将基于有限元非线性屈曲分析得到的结构极限承载力与杆塔可靠性分析相结合,从结构整体响应出发对覆冰作用下杆塔的安全性进行了评估。选取南方某段输电线路为分析对象,建立了该段线路的输电塔-线体系有限元模型并进行分析,找出该段线路的薄弱杆塔。然后,以材料的弹性模量和强度为基础,循环计算得到薄弱杆塔极限承载力的样本,以该样本得到杆塔的极限承载能力的分布类型及其参数。最后运用一次二阶矩法,结合极限状态方程计算了薄弱杆塔在不同工况下的可靠度。实例分析证明该方法避免了基于失效模式法求可靠度带来的困难。     

220kV浔妙Ⅱ线/浔西线45号塔覆冰倒塔的分析

通过对九江地区220kV浔妙Ⅱ线/浔西线45号塔耐张段设计气象条件的分析、覆冰线路铁塔的实际荷载与设计荷载的对比以及架空地线断落的不平衡张力分析,从设计的角度剖析了覆冰倒塔的原因,从而为这次施工抢修方案设计及以后的输电线路设计提供指导.     

基于塔一线体系的输电塔覆冰加固有限元分析

为了解决输电线路覆冰后输电塔荷载增加引发的倒塔等问题,以国内南方某山区500 kV线路为例,建立了塔-线体系有限元模型,在对塔-线体系进行覆冰有限元分析确定薄弱环节的基础上,有针对性地加固改造并对其进行了抗风能力评估.分析结果表明,在确定输电塔薄弱环节的基础上,采用组合截面构件加固,通过逐次加固的方法有利于有效提高线路...     

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。     

500kV架空输电线路覆冰失效有限元仿真分析

高压架空输电线路覆冰倒塔是近几年来影响我国电力系统安全稳定运行的重要因素之一。基于有限元法(FEM)分析软件ANSYS,考虑杆塔和导、地线之间的铰接耦合作用,研究了塔-线体系的力学数值分析模型的建模方法。针对具体线路覆冰微气候区,建立了2个耐张段的塔-线系统整体仿真模型,分析了不同覆冰厚度、风向以及风速作用下,塔线系统的失效情况。针对杆塔结构薄弱点,提出了相应的改造措施,并通过数值仿真进行了校核。数值分析结果同线路实际运行情况相符,可用于架空输电线路覆冰可靠性分析和线路改造措施效果评估。     

500 kV输电塔线覆冰有限元计算

输电塔线体系中铁塔的纵向不平衡张力是危害输电线路安全稳定运行的重要因素之一。为有效计算由档距、高差和不均匀荷载引起的纵向不平衡张力,应用梁单元和索单元建立了输电铁塔和导线整体单元模型。对输电塔线体系结构覆冰荷载进行有限元计算后得到了铁塔的不平衡张力,分析了铁塔的最大压应力随覆冰厚度的变化,指出了档距差和高差角过大是产生不平衡张力的主要原因,而不平衡张力致使铁塔失稳。复沙Ⅰ线500 kV输电线路的实例计算表明该方法非常有效。     

间隔棒对塔线体系脱冰跳跃的抑制研究

输电线路电力事故主要由导线微风振动、导线舞动和覆冰导线脱冰跳跃3种情况引起。其中覆冰导线脱冰跳跃使得导线跳跃较大的幅度,导致相间间距不足引发电气事故,且较大的导线跳跃易引发机械事故,在三相导线呈竖直排列的线路中,脱冰跳跃引发的危害尤为严重。针对三相导线呈竖直排列的输电线路,建立输电铁塔一线一相间间隔棒体系的三档有限元模型．当覆冰导线脱冰跳跃时,在不同的脱冰相组合下,研究相间间隔棒对塔顶位移的抑制规律,并对几种相间间隔棒布置方案进行研究。得出在档距的2／9、1／2、7／9处加装相间间隔棒是最优布置方案。     

输电线路风荷载耦联机制的气弹性风洞试验研究

强风作用下输电线路的风致破坏时有发生.塔–线耦联体系的风振响应已成为输电线路风致灾变研究的关键问题.该文通过输电塔–线体系完全气弹模型风洞试验,开展了输电线路风荷载耦联机制的研究,从响应的统计特性、功率谱分布以及风振系数等方面出发,对比分析了单塔及塔–线体系在不同风向角和风速下的风振响应的变化规律.试验结果表明:塔–线...     

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。     

多点激励下输电塔-线体系的侧向地震反应分析

建立了输电塔-线体系三维有限元模型,并考虑了导(地)线的几何非线性特征;提出了依据现行设计规范模拟输电塔-线体系多点地震动时程;利用非线性时程分析方法研究了该体系在多点激励下的侧向反应特性,并与一致激励、仅考虑行波效应激励、仅考虑相干效应激励下的反应情况进行比较。结果表明,一致激励情况下输电塔-线体系不能得到最不利响应;多点激励增加了输电塔的地震响应,同时多点激励明显放大了导(地)线的侧向位移响应,这些均与行波波速和相干模型关系很大。由此得出结论：为得到输电塔-线体系的最不利响应,须准确估计行波波速,输电塔-线体系考虑多点激励的影响十分必要。     

高压输电塔-线体系风致动力响应分析与优化控制

建立了输电塔-线耦联体系的空间模型,利用Davenport谱模拟了目标场地风场,采用线性弹簧模型与Maxwell模型相结合模拟调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),采用考虑导线几何刚度时变性的非线性直接积分方法对有无TMD的单塔、塔-线体系风致响应时程分析,进行TMD调频参数优化控制计算,并比较了单塔与塔-线体系时程反应。分析结果表明,对单塔和塔-线体系优化控制,均可根据单塔模态分析得到的频率计算TMD优化参数;由于背景反应的增加,使得塔-线体系总反应比单塔有较大幅度增长。