大跨越输电塔线体系风振控制

大跨越输电塔线体系是由导线和输电杆塔构成的结构体系。文章根据大跨越塔线体系的动力特性、塔架的振动特点,建立了考虑导线、绝缘子和塔架3 种构件组成的塔线耦合体系的非线性计算模型,并进行了动力特性分析。研究采用调频质量阻尼器(TMD) 以控制塔架第一振型振动,采用多个粘弹性阻尼器(VED) 用于增大塔线体系阻尼,减小塔线体系振动。两者联合对大跨越输电塔线体系进行风振控制,可使其响应最大值减小10 %～20 %。     

大跨越输电塔线体系有限元建模

以舟山大跨越输电塔线体系为工程背景,分别采用等效刚度空间梁单元、杆单元、悬链线索单元对输电塔、绝缘子和输电线进行了模拟,建立了塔线耦合体系的空间有限元模型。建模过程兼顾了模型的准确性和计算效率,重点阐述了悬链线索单元在输电线模拟中的应用。以此为基础,通过时域分析方法对塔线体系的动力特性和风振响应进行了计算。     

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。     

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...     

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及动力失稳分析

跨海输电塔线体系具有铁塔高、跨度大、风速大、恢复困难等特点,是岛屿电网的关键薄弱位置,尤其受台风等灾害天气影响严重,为进一步认识跨海输电塔线体系的风振响应特点和强风作用下的铁塔风致失稳特征,以温州洞头某线路典型跨海段（耐—直—直—耐）线路为研究对象,采用ABAQUS软件建立该跨海段两塔三线有限元分析模型。首先分析导线、裸塔及塔线体系的动力特性参数,然后开展不同风向角下的风振响应分析及位移风振系数计算,最后,采用增量动力分析方法（incremental dynamic analysis,IDA）模拟强风作用下考虑塔线耦合效应的铁塔非线性倒塌过程。研究表明：大跨越导线、地线对输电塔在不同风向角下的风振响应影响存在差异,0°风向角下,大跨越导线、地线增大体系的阻尼,降低风振响应;90°风向角下,大跨越导线、地线在横向风作用下产生较大面外位移,增大塔线体系的风振响应;强风作用下,输电塔斜材相较于主材更容易发生动力失稳,引起结构内力重分布,使得塔身中上部受力集中,最终导致输电塔发生渐进式倒塌。     

大跨越输电塔动力特性

大跨越输电塔-线体系是一种复杂的空间塔线耦联体系,体系动力特性计算中由于导、地线的振型密集,输电塔的振型难以辨清。在对大跨越输电塔-线体系的动力特性研究中,采用白噪声激励体系,得到输电塔耦合了导、地线的响应;利用振动模态识别技术,可得到输电塔耦合了导、地线的低阶模态。以多条输电线路工程中不同类型、不同高度输电塔为原型,建立空间有限元模型,利用振动模态识别技术提取出大跨越输电塔-线体系中塔架结构的第1 自振周期及其振型,得到适用于大跨越酒杯塔和大跨越干字型塔的第1 周期近似计算公式。对工程实例的仿真分析表明,该公式能比较准确地反映大跨越输电塔-线体系的动力特性,值得推广应用。     

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。     

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。     

脉动风作用下输电塔线体系抗风性能研究

为了提升输电线路安全性,以某110 kV输电线路大风引起的铁塔倒塌事故为例,用通用有限元软件建立输电塔线体系有限元模型,分析脉动风荷载作用下铁塔的极限承载力,判断输电塔在风荷载作用下的薄弱部位。结果表明,塔线体系在平均风速达到27.5 m/s时铁塔发生破坏,此时塔身第三段受压侧主材处出现明显失稳变形,在抗风加固设计时应予以重点考虑。     

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。     

大跨越输电塔的地震响应研究

以500kV榕江大跨越输电线路工程为背景.选取3条地震波作为地震输入,用时程分析方法研究输电塔一线体系地震响应与输入地震波的关系。通过研究得出:横线向与顺线向地震对单塔模型的作用效果基本相同;横线向地震作用下。塔线模型中塔顶的顺线向响应是由输电线仅受初始激励下的自由摆动而产生的,与地震波的类型与峰值无关。输电线对输电塔的横线向振动并无影响。仅仅降低了其在横线向的响应峰值;顺线向地震作用下,塔顶的顺线向位移响应主要与输电线的振动有关,但同时也与输入地震波的类型与峰值相关;输电塔的地震响应以顺线向为主。     

500 kV同塔四回路大跨越塔动力特性分析

介绍了西江500 kV同塔四回路大跨越塔的工程概况,对大跨越单塔和塔线体系进行了动力特性分析,并比较了大跨越单塔与塔线体系动力特性的差异。单塔和塔线体系均首先出现x轴弯曲振型,然后是y轴弯曲振型,再是z轴扭转振型;单塔的y轴弯曲振型频率和z轴扭转振型频率低于塔线体系。结果表明：大跨越塔的结构体系布置合理,导线提高了塔线体系的y轴弯曲和z轴扭转刚度。     

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。     

特高压交流输电线路下方交跨线路感应电计算方法研究

针对特高压交流线路下方交叉跨越的110 k V线路停运检修时可能出现感应电,对检修人员人身安全造成威胁的问题,文章对浙江金华境内110 k V交跨线路的感应电压和电流进行了现场实测,线路上产生的静电感应电压可达12.34 k V。提出对被感应线路进行分段,利用Matlab编程计算每一段的感应电压,最后叠加得到线路上感应电压的方法,计算结果表明:计算结果与实测结果非常接近,表明此种计算方法满足精度要求;交跨距离或交跨角度增大时,感应电压和电流会逐渐减小,实际工程中应尽量增大距离或角度,以减弱线路间的感应作用;为保证人身安全,线路检修时应将两侧变电站地刀接地,同时还需要在工作点两侧挂接临时接地线。     

500kV滨州——油城送电线路大跨越设计探讨

500kV滨州——油城送电线路黄河大跨越,是山东省第一个500 kV双回输电线路路大跨越工程。从跨越点选择,设计气象条件,导线和避雷线选型、绝缘配合、塔头布置和防震措施等方面,对500 kV双回路送电线路大跨越设计作了初步探讨。     

特高压大跨越输电线路防振设计系统的研究

特高压输电线路大跨越档距大、挂点高,导线微风振动水平显著,防振设计难度大。目前,大跨越导线的防振方案设计基本依赖于实验室微风振动模拟试验来完成,该试验流程复杂,且必须安装真型导线及金具,因此试验周期有时长达数月。基于有限元方法和能量平衡原理,开发了特高压输电线路大跨越防振设计系统,具备分裂导线微风振动模态分析、谱分析和瞬态分析功能,能够针对初步设计方案计算出分裂导线各关键点处的动弯应变值,并对多个方案进行对比分析,推选出较优的防振方案进行试验验证,从而减少特高压输电线路大跨越防振试验次数,提高防振方案设计效率,更好地满足特高压工程进度要求。     

大跨越金具系列化研究

文章在对大跨越工程进行调研的基础上,预测大跨越工程将向大型化、大跨越导线将向高强度大截面铝合金方向发展。回顾总结了我国大跨越金具的发展历史与现状,对大跨越工程的特征参数进行了分类汇总,提出了大跨越金具设计技术条件的制定原则与系列化分组设计方案,设计了4×32t、4×42t、6×42t3个耐张串和4×21t、4×32t、4×42t3个悬垂串。对4×42t悬垂串和6×42t耐张串的27种金具进行了试制,并通过了试验验证。该成果已替代进口产品,并已应用于三峡送出工程的7个大跨越工程中。     

风载作用下输电铁塔的动力响应

介绍1种评估风载作用下耦合输电线路铁塔动态特性的方法.为此,建立了输电塔线体系在风载作用下动力响应的评估标准,并利用有限元模拟进行分析,结果表明,该能量评估标准能有效地检测结构动态特性.模拟结果表明,能量标准对大规模输电铁塔在强风载作用下的性能评估是非常有效的.     

特高压黄河大跨越铁塔塔头吊装

对特高压线路黄河大跨越铁塔塔头进行了分析, 结合现有大跨越铁塔吊装设备, 创新了吊装施工方法, 在塔体上安装辅助抱杆, 拓展了抱杆摇臂吊装范围; 计算选定合适的节点和最佳的连接方式, 将抱杆与塔体连为一体, 达到稳定抱杆起吊性能、增加起吊能力的目的, 实现了特高压黄河大跨越塔塔头吊装。