橡胶铅芯阻尼器控制下输电塔风振响应研究

以云广±800 kV 特高压直流输电工程为研究背景,结合工程的特点,研究了橡胶铅芯阻尼器控制下输电塔的风振响应。将橡胶铅芯阻尼器平行于角钢并联安装于塔架上,对其具体构造进行了初步设计。采用时程分析方法,针对4 种阻尼器布置方案计算了单塔和输电塔-线体系的风振响应。结果表明：采取塔头横担以上部分边缘杆件加阻尼器的措施减振效果最好。动风作用下塔-线模型的减振效果略好于单塔模型,在计算输电塔风振响应时,应当采用输电塔-线体系的模型。     

500kV长江大跨越输电塔风振系数研究

大风是大跨越输电塔设计的控制工况,而风振系数是跨越塔风荷载计算的重要参数。该文以在建的世界最高输电塔为研究对象,建立385m高、500kV大跨越输电塔的单塔和塔线耦合模型,通过模态分析计算单塔和塔线体系的动力特性。按照结构随机振动理论,推导了种典型风速谱下跨越塔共振响应分量的数学表达式,采用频域方法分析了风速谱类型、结构阻尼比、峰值因子、湍流积分尺度和脉动折减系数对跨越塔风振系数的影响规律。以Davenport风谱为目标谱,通过非线性时程分析计算跨越塔单塔和塔线体系的风振响应,基于有限元计算结果确定跨越塔各风压分段的风振系数和风振系数整塔加权值。将按照频域方法和时域方法得到的风振系数计算值与现行规范值进行对比分析,提出跨越塔风振系数计算方法和取值建议。     

大跨越输电单塔和塔线体系抗震性能对比分析

为分析大跨越输电塔结构单塔和塔线体系两种模型的合理性,采用时程分析法系统地分析了输电单塔和塔线体系的地震响应,从节点最大位移、结构的最大扭转角和杆件的最大轴力等方面分析了两种结构体系的地震响应的差异.结果表明,单塔和塔线体系节点最大位移的大小与节点所处的位置有关;塔线体系中塔的扭转角随地震传播时间的增加较单塔扭转角平缓...     

±1100 kV特高压输电塔线体系风振响应分析

为研究角度风下长横担输电塔线体系动力响应,采用有限元时程方法分析准东—华东±1 100 kV特高压输电线路单塔及塔线体系风振响应。首先,利用线性滤波法计算得到三维脉动风速场,并结合准定常理论得到单塔及输电塔线体系脉动风荷载。其次,建立单塔及输电塔线体系有限元模型,利用模态分析方法计算结构的动力特性,研究导地线及长横担结构对输电塔动力特性的影响。最后,利用有限元时程方法对单塔及塔线体系进行动力分析,研究了风向角、长横担结构及塔线耦合效应等因素对结构动力响应的影响。结果表明：长横担结构会导致扭转频率降低,扭转振型出现顺序前移;塔线耦合效应降低了塔架结构自振频率,提高了结构阻尼比;根据位移均值计算结果,最不利风向角为15°和75°;根据扭转角均方根计算结果,最不利风向角为0°;单塔顺风向响应主要受背景分量和1阶振型的影响,塔线体系还受到导地线低阶共振分量的影响,扭转角主要受扭转1阶振型影响。     

风荷载作用下输电塔TMD及ATMD风振控制对比研究

针对输电塔风振响应过大的问题,建立输电塔风振控制分析的多质点模型,通过三维有限元计算检验了模型的准确性;采用谐波叠加法及准定常假设生成考虑竖向空间相关性的输电塔多点风荷载时程,对加装调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的输电塔进行风荷载作用的减振效果分析,研究了在最小质量比条件下TMD最优刚度和最优阻尼参数,探讨了单摆式TMD和悬臂梁式TMD的弹性元件尺寸及在输电塔上安装的可行性;最后采用线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制理论对加装主动调谐质量阻尼器(active tuned mass damper,ATMD)的输电塔进行减振效果分析。结果表明,优化后的TMD几乎达到了与ATMD一样的减振效果。     

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...     

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。     

基于Ansys的高压输电塔风振特性分析

在电力大范围应用的背景下,研究输电线路的振动特性对电网整体的安全性有着极其重要的意义。本文推导了三线两塔耦合系统的力学简化模型,并以建立典型的500kV交流双回路耐张塔为对象验证了算法的正确性。利用Ansys软件建立了两塔三线的耦合模型并进行了单塔振动分析、塔—线耦合振动分析。在此基础上利用Davenport风速谱对电力塔模型节点的风载荷进行了模拟,并对耦合模型进行了动力时程分析,最终得到了节点位移曲线,验证了模型的合理有效性。最终结果表明耦合体系的振型以塔、线各自的振型为主,并出现了一部分由塔或线诱发的新振型,且同阶下耦合的振动频率要小于单塔的振动频率。最终经过理论计算与有限元分析结果的比较,证明了所推导力学模型的正确性。     

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。     

500kV同塔四回路大跨越塔风振响应分析

以西江500kV同塔四回路大跨越塔工程为例,介绍了大跨越塔的结构设计。采用Davenport风速功率谱函数,模拟了大跨越塔线体系的风速时程曲线。运用人工模拟的风速时程曲线,采用直接积分Newmark法计算了大跨越塔线体系的风振响应,分析了大跨越塔线体系的风振响应,给出了风振系数建议值,并将风振系数理论计算值与风洞试验结果进行了比较。计算结果可为同类大跨越塔工程作为参考。     

1000kV输电塔横风向振动风洞试验研究

为研究特高压输电塔架和输电塔–线耦联体系的横风向风振响应特点,以某1 000 kV输电线路为工程背景,通过气弹模型风洞试验,分析了单塔和塔–线体系在紊流风场中的横风向风振响应。试验结果表明:在紊流风场中,输电塔的横风向响应和顺风向响应处于同一数量级;塔–线体系中输电塔的横风向加速度响应大于单塔,横担端部的横风向位移响应大于单塔,而塔身处的横风向位移响应却小于单塔。高阶振型对单塔横风向加速度和位移响应的影响不能忽略,而位移响应还包含了一定程度的背景响应。在进行特高压输电塔的抗风设计中,应考虑横风向风振响应的影响。     

输电塔-调谐质量阻尼器减振系统的一体化设计

目前使用调谐质量阻尼器（tuned mass damper,TMD）对输电塔进行振动控制时,仅针对设计好的塔设计TMD,常忽略TMD对结构动力特性的影响。该文提出把输电塔和TMD视为一个系统,针对整个系统进行一体化设计。以系统传递函数的H_∞范数为优化目标,采用遗传算法对角钢截面进行优化。在计算H_∞范数时,用串联多质点模型模拟塔架结构以简化计算。为保证优化结果满足静力工况且不增加用钢量,引入惩罚函数来调整个体的适应度。最后以某输电塔为例进行优化计算,结果表明,一体化设计进一步降低了输电塔的地震响应,同时能保证结构满足静力工况且总质量不超过原设计的用钢量。该方法不需要求解时域响应,计算效率较高。     

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。     

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。     

高压架空输电线路覆冰情况下风险评估研究

对覆冰情况下的高压输电线路进行了风险评估研究,建立了有限元计算模型。该模型考虑材料非线性以及塔-线系统耦合特性,分析了不同覆冰厚度和风速情况下塔-线系统的失效情况。采用基于迭代修正的找形方法,准确地对导线弧垂进行了初始化设置,得到了导地线的初始形状和应力。提出杆塔受力安全裕度风险评估方法,采用回归分析方法得到杆塔的安全裕度曲线,该曲线直观地描述了杆塔力学失效度与覆冰厚度及风速的关系。计算得到某实际线路单塔失效安全裕度曲线,获取各基杆塔薄弱点位置,提出了杆塔的具体改进措施。通过安全裕度曲线对比证明所提出改进措施的正确性和有效性。     

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。     

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。     

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。     

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...