复合横担覆冰断线的动力分析与强度设计

随着全球低温、雨雪、冰冻等灾害性天气的频发,电力线路覆冰造成的危害越来越严重。针对现有复合横担设计时主要基于静力学而未考虑复杂运营荷载下动力分析的不足,文中对10 kV复合绝缘横担在覆冰断线工况下的力学性能展开研究,在确定断线点位置的基础上,对断一根及多根导线的情况进行数值计算,讨论复合横担在覆冰断线工况下的动态应力响应特征并和覆冰静载情况下的应力水平比较,得到动力放大系数以衡量断线冲击作用。结果表明：当导线发生断线时,横担关键截面应力会有不同程度的增加,对与断点位置有直接联系的复合横担根部影响较大,在设计中应加以考虑;断线后横担上关键截面危险点的应力放大系数在1.1~1.3;多根导线同时发生断线时它们之间的相互影响较小。     

500kV双回路直线塔复合横担改造方案研究

为解决部分老线路导线对地距离不足的状况,可充分利用复合材料高强、绝缘的材料性能,对原有铁塔的角钢横担用复合横担进行替换,可有效减短悬垂串长度,达到提升导线对地高度的目的。在500 kV双回路输电线路工程中应用复合材料横担,首先对复合横担直线塔进行了优化设计,确定了复合横担设计方案。随后通过数值模拟对复合横担进行分析确定横担规格,在此基础上进一步对整塔做有限元分析,验证复合横担塔可满足实际工程应用需要。最终通过经济性分析,表明复合横担塔具备良好的经济性,应用前景广阔。     

复沙500kV输电线路Ⅱ回拉线门型塔屈曲分析

复沙Ⅱ回500kV输电线路ZH91拉线门型塔为新设计塔型,使用前未进行真型试验,运行中该塔失稳。应用有限单元法对该塔的不同荷载工况进行了屈曲分析。结果表明,在覆冰荷载和导线不平衡张力荷载下,该塔横担下边框主材屈服;事故后的真型试验验证了计算结果的正确性。最后对铁塔进行了改进验算,将横担下边框主材规格由80mm×6mm改为100mm×8mm时,铁塔强度满足设计要求。     

500kV同塔双回输电线路复合横担塔的防雷性能

复合横担在35—1 000kV输电线路中均有应用,但针对复合横担塔防雷性能的研究几乎空白。为此,在昆明特高压工程技术国家工程实验室开展了500kV复合横担塔正负极性雷电冲击作用下的伏秒特性试验,获得了复合横担闪络的判据。根据实际同塔双回路复合横担塔线路参数建立了电磁暂态模型,并利用修正的闪络判据计算了复合横担塔反击和绕击耐雷水平。结果表明:同参数500kV复合横担塔与常规同塔双回路杆塔相比,反击耐雷水平高4%左右,绕击耐雷水平两者相近;基于伏秒特性试验得到复合横担的正负极性先导发展速度公式k与E0取值分别为0. 50×10-6m2/(V2·s)、600kV/m和0. 55×10-6m2/(V2·s)、650kV/m,用于复合横担耐雷水平计算较为准确。     

导线舞动时输电铁塔承载性能及破坏模式分析

为确定舞动荷载作用下杆塔受力及破坏模式,分别建立了500 kV舞动事故线路段连续7档导线—绝缘子模型和塔线体系模型,采用驻波法作为导线舞动激励,计算了不同工况下的导线张力、挂点不平衡张力和垂直荷载。当耐张塔两侧导线不发生一阶舞动时,导线舞动幅值相对较小,产生的纵向不平衡张力小于设计规范规定的断线张力,耐张塔不会发生破坏。发生一阶舞动时,不平衡张力超过断线张力取值,舞动相横担下截面斜材首先会出现应力超限情况,从而导致横担发生破坏,分析确定的铁塔破坏模式与现场破环形式一致。塔线模型与导线—绝缘子模型计算得到的导线张力和不平衡张力峰值较为接近。双挂点塔线模型计算得到的横担主材轴力与单塔模型基本一致,斜材轴力相差约0.2%、8%和2%。     

配网10kV绝缘横担典型布置方案概述

复合材料绝缘横担的推广和应用,有利于解决由感应雷引起的雷击断线问题。对《10 kV架空绝缘线路绝缘横担典型布置方案》进行了阐述,介绍了典型设计所取得的成果,明确了绝缘横担在海拔、气象区、杆型等的应用范围及导线的选取和使用,丰富了杆头布置形式,完善了绝缘配合及防雷接地方式,汇总了横担的结构形式,系列化了横担的尺寸规格,解决了绝缘横担引下线的布置。为提高10 kV线路的耐雷水平,特别是为避免线路因感应雷击跳闸及断线提供了保障。     

10 kV架空绝缘导线雷电过电压与防雷综合措施研究

为研究10kV架空绝缘导线雷电过电压与防雷措施,计算了其雷电感应过电压和感应电流的幅值,并研究了雷电感应过电压和感应电流对绝缘线路的危害。根据计算结果,感应过电压幅值能够>400kV,超过现有配电网线路的绝缘水平;通过试验,得出架空绝缘线路的绝缘水平以及采用绝缘横担来防止雷击断线的最优参数;同时结合理论分析得出采用400mm绝缘横担能够有效防止雷击断线事故;根据不同运行状况,提出了综合考虑运用绝缘横担、穿刺型防弧金具、防雷支柱绝缘子和氧化锌避雷器来防止雷击断线的措施。该研究为10kV架空绝缘导线的防雷提供了参考。     

110 kV复合绝缘横担结构设计及工程应用研究*

为在输电线路中推广复合绝缘横担,以110 kV输电线路改造工程为背景,提出了一种线路用复合绝缘横担设计方法。从复合绝缘横担的大风、覆冰、安装及断线四种工况荷载计算着手,对复合绝缘横担开展结构设计。采用有限元软件建立两拉 两压结构形式的力学分析模型,在四种工况下对横担进行力学计算,通过力学真型实验验证了复合绝缘横担结构的稳定性和安全性。该方法设计的复合绝缘横担满足该线路安全运行要求,并成功挂网多条110 kV输电线路;针对不同线路塔型设计工作量大、生产周期长的问题,开展典型化设计工作是未来发展的趋势。     

国外某500 kV双回路转角塔导线挂板螺栓受力分析

针对国外某500 kV双回路转角塔在导线安装工况下出现挂板螺栓断裂情况,基于原设计图纸采用有限元软件Abaqus对导线挂板螺栓受力性能做了数值计算,对横担结构形式、螺栓承载力、螺栓受均匀性、螺栓增加方案等方面进行研究,得出该转角塔导线挂板螺栓受力不均匀,综合剪应力超过螺栓剪切应力和屈服应力允许值,导致螺栓断裂,6颗螺栓...     

500 kV同塔双回复合横担杆塔研究

本文针对500 kV双回复合横担杆塔技术方案开展深入研究。对实际尺寸的复合横担绝缘子开展人工污秽工频电压试验,确定复合横担最小结构高度及爬距。根据连续档不平衡张力及断线张力计算结果,确定合适的悬垂金具串长度。结合复合横担的受力特点,确定“拉压双杆”的复合横担结构型式。采用有限元分析软件对各工况下复合材料横担杆件的轴力进行分析,并提出新型节点型式。根据与500 kV常规角钢铁塔的技术经济比较,500 kV双回复合横担杆塔在本体投资与走廊费用上均有经济优势,具有良好的应用前景。     

配网复合绝缘横担防雷试验研究及耐雷水平计算

传统铁横担上使用的绝缘子雷电冲击50%击穿电压(U_50%)比较低，存在绝缘导线雷击断线的情况。因此，绝缘性能好、强度高、质量轻的复合绝缘横担开始受到人们的广泛关注，有利于提高配电网的耐雷水平。为了进一步研究复合绝缘横担的防雷性能，本文在不同海拔地区开展雷电冲击闪络试验，得到了10 kV复合绝缘横担的U_50%和伏秒特性曲线。并在试验的基础上，利用电磁暂态程序(ATP-EMTP)建立了10 kV线路雷击仿真模型，分析计算复合绝缘横担的耐雷水平。结果表明：在海拔为22 m地区，复合绝缘横担的正、负极性U_50%分别为415.43 kV和589.14 kV，而针式绝缘子的正、负极性U_50%分别为151.05 kV和200.77 kV。在海拔为2 100 m地区，复合绝缘横担的耐雷水平降低了20%左右，但仍远高于针式绝缘子。因此，复合绝缘横担展现出优异的防雷性能，具有广阔的应用前景。     

一起复合横担绝缘子断裂原因的分析与探讨

通过一起220 kV线路复合横担绝缘子断裂引发线路跳闸的案例,分析查明绝缘子存在结构强度不足的设计缺陷是导致故障发生的主要原因。同时发现由于缺乏验证试验,使得一些存在设计缺陷的复合横担绝缘子投入运行,造成了电网安全运行的隐患,需要排查整改。文章对复合横担绝缘子结构强度设计核算方法进行了探讨,提出复合横担绝缘子在设计制造时应根据自重、固定导线重量及设计风载荷核算弯曲应力,以及当联塔部件选用非中心对称截面时必须明确安装方向才能保证结构受力安全的建议。     

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。     

水泥横担支架在35kV送电线路上的应用

在农村35kV送电线路中,应用水泥混凝土横担支架代替角铁横担支架,具有节省投资、钢料,施工简单,投产快,效益大,运行维护方便等优点。从1974年开始,我们遵照电力架空送电线路的技术规程规范,比较完整地设计了一套“35kV瓷横担应用水泥横担支架的送电线路定型设计图”,能基本满足本地区35kV线路兴建的需要,适用于非I类负荷,半丘陵山区和平原地区。设计图是按广西Ⅱ气象区条件进行设计(最大风速为30m/s,最高、最低气温分别为+40℃、-5℃)适用导线牌号LGJ-30～70;直线杆导线按三角形排列,水平线间距离为1.7m,垂直距离1.5m,等效水平线间距离2.17m,线间距离最大允许档距如下:     

多风速段下低风阻导线抗风能力实验分析及导线截面结构参数优化

低风阻导线具有能降低导线所受风载荷、减小输电线路杆塔所受风压的优点。前期研究发现改变低风阻导线截面凹槽参数会对导线抗风能力造成一定影响,但针对具体的导线截面结构优化并无深入研究。以四种不同截面形状的低风阻导线为研究对象,在风洞试验条件下探究了导线风阻系数在不同风速段中的变化规律,并利用基于最小二乘的多项式曲面拟合对风阻系数与截面结构参数之间的相关性进行回归分析。研究结果表明：在低风速10~20 m/s区间内,导线风阻系数随导线截面粗糙度增加而线性递增。在中高风速20~60 m/s区间内,导线风阻系数由截面凹槽数量与凹槽半径构成的双变量二次函数决定。通过求解函数最小值可以获得低风阻导线的优化截面结构参数。基于纳维-斯托克斯方程在COMSOL有限元软件中模拟了优化导线模型与普通低风阻导线模型在多风速段中的流场变化情况,验证了本次拟合结果的有效性。     

输电线路节能导线选型研究

介绍各种常用节能导线特点,分析110~500 kV线路中常用的1×240~4×630 mm2规格下各种节能导线的载流量、电能损耗等电气特性和弧垂、风偏、过载能力、荷载等机械特性以及建设投资经济性,然后结合某500 kV线路工程计算了4×630 mm2截面规格下各节能导线的年费用。最后,综合考虑实际工程的具体特点给出了110~500 kV电压等级下不同规格节能导线的选型建议。     

云广±800 kV特高压直流输电线路铁塔组立方案

±800kV云广特高压直流线路工程为世界首创,其铁塔塔身截面大、横担重量大,长度长,组立施工的关键是横担起吊及安装。通过对3种吊装方案的比较,建议采用将横担分为左右两段分别起吊的方案,并选用700mm×700mm的全钢抱杆。     

750kV输电线路复合横担均压特性

复合横担首次应用于国内750 kV线路,由于电压等级高,结构复杂,均压、均场问题突出,需要对其均压特性进行深入研究。运用三维有限元分析软件ANSYS,考虑杆塔、大地、导线以及相间影响等因素,计算了复合横担在不同设计方案下的电位、电场分布,研究了中间法兰以及横担端部配置均压环、屏蔽环对复合横担电位分布的影响,对比了750 kV线路直线塔绝缘子串与复合横担的电位分布。复合横担最终选择在最初设计方案的基础上取消悬垂串、增加横担长度并配置合理的均压屏蔽装置的方案,其电位分布优于750 kV线路直线塔。经过中国电力科学研究院电气试验验证,复合横担电气性能良好,满足运行要求。     

750 kV输电线路复合横担均压特性

复合横担首次应用于国内750 kV线路,由于电压等级高,结构复杂,均压、均场问题突出,需要对其均压特性进行深入研究.运用三维有限元分析软件ANSYS,考虑杆塔、大地、导线以及相间影响等因素,计算了复合横担在不同设计方案下的电位、电场分布,研究了中间法兰以及横担端部配置均压环、屏蔽环对复合横担电位分布的影响,对比了750 kV线路直线塔绝缘子串与复合横担的电位分布.复合横担最终选择在最初设计方案的基础上取消悬垂串、增加横担长度并配置合理的均压屏蔽装置的方案,其电位分布优于750 kV线路直线塔.经过中国电力科学研究院电气试验验证,复合横担电气性能良好,满足运行要求.     

交流特高压复合横担对带电作业安全影响

交流特高压复合横担结构与常规塔型存在较大差异,对带电作业安全距离、作业人员进出等电位方式以及电场防护要求造成较大影响,通过试验和仿真计算分析了交流特高压复合横担对带电作业安全的影响。研究结果表明：交流特高压复合横担线路带电作业最小安全距离、最小组合间隙距离分别为6.3 m、6.5 m,比常规塔型要求分别高0.3 m、0.4 m;交流特高压复合横担线路可采用沿复合横担进入等电位的方式;沿交流特高压复合横担进出等电位时,作业人员体表电场强度最大值出现在头部、肩膀区域,且比常规塔型线路情况高,带电作业过程中应对该区域加强防护。其研究成果可为交流特高压复合横担线路带电作业安全工作的开展提供技术支撑。