强风作用下输电杆塔损伤破坏特点研究

研究了强风作用下输电杆塔风致响应特点及其破坏特征。建立了输电塔线体系的强风荷载模型和风荷载模拟方法。随后建立了输电杆塔分析模型和输电线的非线性有限元模型。进一步的组集形成了输电塔线体系有限元模型,并建立了输电塔线体系在风荷载作用下的运动方程。以某实际输电线路为工程背景,研究了输电杆塔的风致响应特点。设计建造了输电塔线体系气弹模型,开展了输电塔线体系抗风性能风洞试验,研究了杆塔风致损伤破坏特点。结果表明:输电杆塔是风敏感结构,在强台风作用下其容易发生承载力不足的损伤破坏,破坏位置一般位于杆塔中下部区域。     

输电钢管杆加挂通信天线后结构安全裕度评价

运用结构安全裕度评价城市内加挂通信天线的输电杆塔,是解决现行输电杆塔结构校核周期长、成本高的有效途径。文章通过道亨满应力设计软件有限元建模分析了江苏省省网输电钢管杆2E2模块6种塔型,并对比加挂天线前后钢管杆的结构受力特性,提出了杆塔应力及挠度安全裕度风险评价方法。结果表明:省网2E2模块输电钢管杆具有加挂通信天线的可行性;其模块中初始安全裕度由高到低依次为终端塔、转角塔、直线塔,应优先选取终端塔或者转角塔作为加挂对象。     

基于NExT的转角输电塔自振频率实测研究

基于自然激励技术和特征系统实现算法,通过现场实测研究了某220kV大跨度转角输电塔线体系的自振频率。基于有限元理论建立了一塔两线的输电塔线体系分析模型,并考察了有无导线时输电杆塔的动力特性的差异。基于理论分析的输电杆塔振型特点,并结合实际杆塔的构造特点,制定了测试方案和传感器布置位置。通过现场实测获得了结构的加速度响应。基于NExT技术得到了加速度的脉冲响应信号,并在此基础上采用特征系统实现算法进行了各工况下结构体系的自振频率的识别。结果表明,实测结果与理论结果较为吻合。由于导线的存在,结构体系的自振频率发生了一定程度的减小,输电杆塔表现出了较为明显的扭转振动特点。     

极限强风荷载作用下输电杆塔节点承载力研究

研究了极端强风荷载作用下输电杆塔连接节点的承载力特性。首先基于非线性有限元理论建立了输电塔线体系的分析模型,随后采用随机模拟方法建立了输电塔线体系强风荷载模型和荷载模拟方法及输电塔线体系风致响应的分析方法。进一步地建立了输电杆塔连接节点的精细化有限元模型及其承载力的非线性分析方法和非线性迭代收敛准则。以南方沿海地区某实际输电线路为工程背景,研究了极端强风荷载作用下杆塔节点的承载力特性。结果表明:极端强风荷载作用下输电塔发生损伤破坏,此时连接节点处也进入塑性,其承载力也表现出了非线性特点。     

基于非线性多元回归分析的输电线路铁塔塔重计算

在输电线路杆塔优化排位设计中,随时需要调用杆塔费用指标（或杆塔塔重指标）及基础施工费等。通常估算杆塔塔重的方法是只对塔型的一种呼高进行计算,而同一型式的其他呼高或另外荷载条件下的塔重,可用公式近似估算。参考国内外研究成果,采用国网典型设计的塔型塔重作为数据样本,以非线性多元回归分析理论为依据建立数学模型．使用数学计算软件Matlab对样本数据进行计算、分析、检验,从而得到铁塔重量与杆塔高度、杆塔设计条件（荷载条件）之间的数学关系式。由该式得出的估算重量与施工图重量的绝对误差在5％以下．平均误差为在3％以下,表明该关系式对于线路方案优化及比选是适用的。     

覆冰输电塔—线体系的抗风加固设计

输电塔-线体系为高耸柔性结构，易受风荷载与覆冰荷载的影响。随着设计标准的提高，一些运行时间久、建设标准低的老塔需要维护，同时新建塔缺少抗风抗冰结构加强性设计指导。文章以某220 kV猫头型输电塔塔线耦联体系为研究对象，运用有限元模拟结构在风冰耦合工况下的运行状况，结果表明：输电塔-线体系在风载冰载作用下杆塔的挂线点、塔身中部、塔腿主材可能出现局部破坏。针对这一系列杆塔安全性能不足的问题，可采用增大主材截面与添加横格的措施对结构进行加固。运用弧长法分析加固前后输电塔的静力承载能力，得出以下结论：加固塔腿主材经济有效；添加横格安全性能提升最大；加固塔身主材耗材多且效果差，为最不理想方案。     

基于历史数据拟合的输电线路风振趋势分析与预警

输电线路在台风等自然风载荷作用下,可能产生静强度失效、失稳,或因动应力导致杆塔和导线产生低周疲劳损伤,产生倒塔、断线等后果.基于在线监测系统获取的现场历史数据,采用最小二乘法拟合进行趋势分析,建立线路灾害预警模型.基于.NET平台的C#语言,编制了在线监测与预警软件,实现了杆塔风振、导线风偏等参数的监测,为输电线路的风致倒塔等灾害预警提供了依据.     

覆冰区输电线路弃线措施安全性研究

建立了某山地覆冰区输电线路有限元分析模型,建立了塔线体系在覆冰和弃线措施作用下的结构体系反应分析方法。以我国南方山地覆冰区的某耐张段输电线路为实际工程背景,研究了覆冰后拆除地线对输电杆塔服役安全性的影响。结果表明:覆冰弃线措施可以有效减小输电塔线体系的服役荷载,提高关键杆塔的强度储备和安全性。拆除地线将引起杆塔所受张力减小,其它位置的导地线承载力状况基本不变,变化幅度不超过3%。拆除覆冰地线只能提高输电杆塔的服役安全性,但对导地线承载力影响很小。     

基于光纤传感器的输电杆塔角钢应变在线监测研究

针对目前输电杆塔结构应力-应变监测方法中存在较大测量误差的问题,从提高输电杆塔角钢应变的测量精度出发,基于光纤光栅传感器提出一种考虑传感器在角钢表面安装位置及安装方式的输电杆塔角钢应变精准在线监测方法。首先,对输电杆塔角钢表面不同位置的应变分布特性进行有限元仿真分析;其次,根据输电杆塔结构中L角钢的形状特点,设计了一种可拆卸手环式的L型传感器固定夹具,对比分析了传感器不同安装方式对角钢应变测量精度的影响;最后,利用该方法设计了输电杆塔角钢应变在线监测系统。对某220 kV输电线路杆塔薄弱位置角钢进行应变数据实测分析,结果表明：实测数据和有限元仿真数据应变测量误差小于1.5×10^-5,相对误差小于6.28%。研究结果为输电杆塔结构健康状态精准在线监测提供了参考依据,具有较高的工程实用价值。     

高压输电塔优化设计及真型试验验证

高压输电线路是重要的生命线工程,在确保安全的前提下提高其经济性具有重要意义。将输电塔的优化过程分为整体外形优化和局部节间优化两种,前者包括塔头型式优化、横担型式优化和根开优化,后者包括横担节间优化、塔身节间优化、塔腿节间优化。以国网通用设计杆塔2E11-SZC2为例进行优化设计,并对优化后的杆塔开展了真型试验。结果表明：优化后输电塔重量减轻3.9 t、减重24.5%,优化效果明显;整体外形优化比局部节间优化效果明显。优化塔通过了各工况100%设计荷载测试,在超载工况下加载至110%设计荷载后丧失承载能力,验证了优化后输电塔的可靠性。     

大型钢管输电塔非线性地震反应研究

研究了某大型钢管输电塔的非线性地震反应问题。首先,建立了钢管输电杆塔的有限元模型,建立了输电杆塔在地震激励作用下的运动方程和非线性地震反应计算方法。以某实际输电杆塔为工程背景,研究了输电杆塔的线性和非线性地震反应特点和规律,并进一步地对比了线性地震反应和非线性地震反应的差异。结果表明,输电杆塔由多根杆件所组成,在强烈地震作用下结构不同位置表现出了不同的地震反应特点。地震激励沿出平面方向作用的结构反应略大于沿在平面方向作用的地震反应,杆塔结构上部表现出了一定程度的鞭梢效应。考虑几何非线性效应的分析结果比线弹性地震反应的结果略大,考虑双重非线性效应的结果则比只考虑材料非线性效应的结果略大。     

同塔双回500kV输电线路降压至220kV运行的防雷

为解决500kV线路降压为220kV运行的同塔双回输电线路防雷保护问题,以安徽省内降压运行的某线路为例,统计了该线路雷害事故,从故障杆塔塔型、地貌角度分析了雷害事故的原因;基于电磁暂态程序ATPdraw建立了500kV降压220kV运行同塔双回线路的雷击模型,对几种典型的杆塔进行了反击和绕击耐雷水平仿真计算;并计算了雷击杆塔时雷电波的传播特性;根据差异化绝缘配置的思想,分析了不同方案下安装避雷器的防雷保护效果.计算结果表明,线路的耐雷水平与杆塔型号、接地电阻等相关;雷击杆塔电流达到230kA时,相邻杆塔将发生闪络;雷击杆塔电流增大到260kA时,同塔双回线路将同时闪络;绕击雷电流达到35kA时,雷击杆塔将发生闪络,相邻杆塔不受影响.在一回线路上安装500kV避雷器的防雷效果良好,可作为提高降压运行同塔双回输电线路的有效防雷措施.     

鼓型输电塔的模态分析及地震荷载下的响应

为研究输电塔的动力特性,以新密市煤炭局某一输电线工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件建立鼓型输电塔的三维模型,研究角钢朝向对结构自振频率的影响,并进行了输电塔的模态分析及在地震作用下的瞬态分析.结果表明:角钢不同朝向对塔的自振频率有一定影响;由于振型的多样性,鼓型输电塔的动力特性较为复杂;在地震激励下,结构横担下局部区域位移和加速度均较大,局部刚度较小.这为进一步对鼓型输电塔的结构优化、修改和加固提供了可靠的理论依据.     

耐张输电杆塔的塔线耦联动力特性分析与实测研究

采用理论模拟和实测方法研究了耐张输电塔的塔线耦连动力特性问题。建立了耐张输电杆塔的力学模型,然后基于有限元理论建立了输电塔线体系有限元分析模型。随后介绍了耐张输电塔线体系采用随机子空间方法的动力特性识别方法。以南部沿海地区某耐张输电塔线体系为工程实例,研究了有无导线时耐张输电塔动力特性的差异。进一步地,通过现场实测获取了耐张输电塔的多个位置的加速度时程曲线。采用随机子空间方法确定了耐张输电塔振动的稳定图并进一步识别了结构的动力特性。结果表明,耐张塔由于自身刚度较大,导线对其平动模态的影响较小,但由于导线的约束作用对耐张塔扭转模态的影响较为显著。     

考虑接地电阻特性影响的差异性杆塔接地设计

目前架空输电线路杆塔接地体的设计,只考虑了可靠性与统一的高标准要求,忽略了经济性,且没有对输电线路雷击特性进行研究。基于此,提出考虑雷击电流及电压影响差异性的杆塔接地设计。首先,分析杆塔接地电阻过高的原因及其产生的影响;然后,仿真测试雷击输电线路,发现各级杆塔雷电流以及雷电过电压幅值逐步递减;最后,根据该特性,实现了对输电线路杆塔接地电阻差异性设计。该设计能够保障电网可靠运行,提高了电力设计的经济性。     

鼓型输电塔的固有模态及地震荷载下的动力学响应分析

为研究输电塔的动力特性,以新密市煤炭局某一输电线工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件建立鼓型输电塔的三维模型.研究了输电塔固有模态及在3种典型地震作用下的瞬态分析.由振型的多样性显示鼓型输电塔的动力特性较为复杂;在地震激励下,结构横担下局部区域位移和加速度均较大,显示局部刚度较小;在水平方向上,El-centro波对输电塔的加速度影响比其他两种地震波要大.研究结果为鼓型输电塔的结构优化、修改和加固提供了可靠的理论依据.     

纵向力及纵向变形对整立输电杆塔吊点影响的研究

着重研究输电杆塔由于杆身自重横担及铁附件等纵向力的作用下,使杆身产生纵向变形进而产生纵向弯矩。这就要对杆塔在整立过程中吊点的选择进行修订。并以两点吊为例说明。     

不对称导线对输电转角塔动力性能影响研究

研究了不对称导线对输电转角塔动力特性的影响.首先基于空间杆系有限元理论建立了输电转角塔的力学模型.然后基于空间索单元建立了输电导线的力学模型.在此基础上组集形成输电塔线耦连体系分析模型.以中国某大跨度输电转角塔为实际工程背景,基于有限元方法考察了该结构的塔线耦连振动效应.进一步进行导线影响的参数研究,考察了相邻导线对输电塔本身振动特性的影响.结果表明,输电转角塔的塔线耦连效应显著,结构的扭转振型受到导线的影响非常显著.因此在转角塔的设计建造过程中,应当充分考虑到导线参数的影响.     

基于电力杆塔远程倾斜监测的设计

结合当前电力设施监控的实际背景,从实用性出发,以高性能、低功耗为目标,设计出基于GPRS网络的输电线路杆塔倾斜监控系统.该系统能够实时、准确地监测到杆塔的倾斜程度,可以及时发现杆塔可能存在的安全隐患并快速予以排除,从而可以节约大量的人力、财力和物力,实现对杆塔安全监控的无人值守,提高电网输电线路的安全,保证电力系统的稳定运行.     

基于ATP-Draw的双层土壤中杆塔接地装置冲击特性的仿真研究

为研究分层土壤对接地装置冲击散流特性的影响,本文提出一种基于ATP-Draw的双层土壤中杆塔接地装置冲击特性仿真方法。采用拉普拉斯方法计算双层土壤中的水平接地体、垂直接地体的接地电阻值,以及双层土壤结构下接地装置各部分链式电路模型的电导参数、电容参数、电感参数等,搭建复杂土壤中杆塔接地装置的ATP-Draw仿真模型,该模型能够实现分层土壤中输电线路杆塔接地装置雷电冲击特性的仿真分析及冲击接地电阻的准确计算,可用于杆塔接地系统设计。