横隔面在高压输电塔抗风设计中的作用分析

高压输电线路是一种风敏感结构体系。强风暴是对输电线路威胁最大的一种自然灾害,因强风暴而导致的高压输电线路和输电塔破坏事故时有发生。为了保持结构的整体性能以及分配剪力和抗扭,输电塔的设计中都要设置一定间距的横隔面。横隔面设置位置和数量的多少影响到结构的整体抗风性能。以500 kV同塔双回路直线自立塔为例,研究了设置不同横隔面时结构的模态以及抗风内力与变形。按现规程的设计结构的第3振型已出现严重的局部振动,拟静力分析结果也显示无横隔面的斜撑出现了很大的平面外变形;增设横隔面以后,前几阶振型未发现局部振型,且斜撑的平面外变形也大大地降低。研究表明目前高压输电塔抗风设计规范中的横隔面设置数量和方法有待改进。     

不同横隔面配置方式的输电塔抗风动力响应分析

为了保持结构的整体性能以及分配剪力和抗扭,高压输电塔的设计中都要设置一定间距的横隔面。横隔面的设置位置和数量的多少影响到结构的整体抗风性能。以典型的500kV超高压双回路直线自立塔为例,通过有限元的精细化建模,研究在不同横隔面设置方式下输电塔线耦联体系的动力响应。耦联体系的模态分析结果表明:在横隔面设置不当的情况下,耦联体系会过早地出现局部振型;合理的横隔面设置会消除局部振型过早出现。同时,风振动力响应对比分析也表明:合理的横隔面设置可以使输电塔斜撑的面外变形和内力大大降低,从而提高输电塔的抗风性能。研究结果表明:目前高压输电塔抗风设计规范中的横隔面设置方法是有待改进的。     

华东电网500 kV任上5237线飑线风致倒塔事故调查分析

强风暴是对输电线路威胁最大的一种自然灾害,强风暴导致的高压输电线路和输电塔破坏的事故时有发生。作者首先介绍了华东电网500 kV任上5237线飑线风致10基输电塔连续倒塔事故的现场调查结果,按照输电塔倒塔的严重程度对杆塔进行了分类;分析了飑线风的破坏特性及其对输电线路的危害。对输电塔倒塔的原因进行初步分析后认为: 特大飑线风是造成这次输电塔倒塔的主要原因;输电塔抗风设计规程中横隔面的布置数量不足,导线与输电塔之间的风动力耦联作用也不容忽略。     

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。     

1000kV特高压输电塔线体系风荷载传递机制风洞试验研究

为研究输电塔线体系的风荷载传递机制,以皖电东送淮南—上海输变电工程1000kV特高压送电线路中的直线钢管塔为设计原型,在同济大学TJ-3风洞试验室进行了输电塔–八分裂导线五塔四线耦联体系完全气弹模型风洞试验,测得了体系的加速度和位移响应。采用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器,测得了塔身主材、导线及绝缘子在风荷载作用下的动应变。通过对不同风攻角、流场及风速工况下塔线体系动力响应数据的统计与分析,总结出了导线、绝缘子和输电塔风致振动规律;通过功率谱密度分析,揭示了输电塔线耦联体系的风荷载传递机制。研究结果表明,塔线体系风致振动呈现强非线性耦合作用,导线及绝缘子的振动对输电塔具有重要影响,随着风速的增加,导线高阶振型对能量的贡献增大。     

500kV输电杆塔结构抗风极限承载力试验研究

为研究强风荷载作用下高压输电塔结构的极限抗风承载力和破坏机理,以风灾中遭到破坏的代表性500kV输电塔为原型,设计制作了典型塔段的缩尺结构模型,进行了等效风荷载作用下的静力加载破坏全过程试验。试验结果表明,结构破坏源于主材的弯扭失稳;在加载全过程中,交叉斜撑平面外变形呈现出不断增大的趋势。针对上述特征,基于原有模型,在其交叉斜撑节点位置增设了横隔面,并按原有加载规则进行了全过程加载,以考察这种改进之后结构体系的受力性能。研究发现,结构的破坏依然由主材屈曲引起,但其失稳模态由弯扭失稳趋向弯曲失稳;同时,交叉斜撑的面外变形得到了有效控制。对比结果显示:结构抗风极限承载力提高幅度达到22.1%。由于横隔面的存在,主材角钢失稳模态中扭转效应对临界承载力的不利影响被大幅降低,交叉斜撑面外变形对结构整体稳定的不利效应被显著抑制,结构的整体受力模式更趋合理,从而表明设置横隔面后的结构受力性能得到全面改善,其极限承载力和抗风性能得到了显著提升。     

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。     

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。     

1000kV特高压交流输电8分裂导线动张力风洞试验分析

导线在风荷载作用下的动张力变化对输电塔线耦联体系抗风设计非常重要。为此,以在建1000kV特高压输电线路工程为背景进行风洞试验。设计制作了双回路8分裂导线的完全气弹模型,首次采用光纤布拉格光栅对分裂导线在风作用下的动应变进行了测试。试验得到了不同风攻角、流场和风速情况下不同位置导线的动应变,得出了导线动张力的传递规律和导线动力响应的主要特性。分析了导线不同位置动应变响应的分布规律和功率谱变化,证实了风作用下塔线耦联体系中导线和塔之间能量传递规律。研究结果表明输电塔抗风设计中应该考虑动张力对塔线耦联体系作用的影响。     

三维施工管理系统在糯扎渡送电广东±800kV直流输电工程中的应用

针对糯扎渡送电广东±800kV直流输电工程线路施工的诸多挑战,建立基于海拉瓦技术的施工管理系统,依靠信息化技术辅助施工建设,依靠信息化技术创新管理流程。利用可视化技术和精益化管理,辅助施工线路调查、技术方案制定、施工进度管控等方面,提高了工程管理能力和建设水平。     

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。     

低噪声风洞的气动和结构设计

为了研究叶轮机械气动噪声及其机理,设计建造了一个低噪声风洞;在风洞的设计过程中,对其主要部件进行了详细的气动计算,给出了设计依据;风洞建成后,对风洞进行了流场和声场校测。结果表明:试验段最大风速可达到81m/s,湍流度低,背景噪声低,风洞流场品质达到了设计的要求。     

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。     

强风环境下绝缘子闪络特性分析

在绝缘子各种闪络故障中,不明原因引起的闪络占有相当比例,这其中环境因素的影响较为突出.为此,特设计风洞试验,模拟绝缘子受大风影响的实际运行情况,研究不同风速对绝缘子闪络电压的影响,找出强风环境下绝缘子闪络特性,进而提出相应防范措施.试验结果表明,复合绝缘子闪络电压随风速增大而升高,而对瓷质绝缘子,超过20 m/s风速后...     

风洞控制系统数据管理模块的设计与实现

设计并建造一个我国完全自主研发的汽车、轨道交通车辆等地面交通工具的非赢利性公共科技试验平台已经成了一个迫在眉睫的问题。本文从风洞控制系统的软件设计入手,构思了两种风洞实验数据记录表的结构,设计了基于SQL2005以及．net平台的风洞控制系统的数据管理模块,并详细介绍了数据查询界面的设计及实现。     

FL-17风洞螺旋桨带动力控制系统

为建立FL-17风洞螺旋桨带动力试验能力,特研制一套螺旋桨带动力控制系统,该系统用于螺旋桨带动力风洞试验时电机转速的精确控制。本文介绍了控制系统的组成和设计原理,并给出风洞试验考核结果。结果表明,该系统转速控制精度≤±1 r/min,自动化程度高,具有较高的工程应用价值。