龙卷风作用下500kV输电铁塔强度分析

基于龙卷风风场的半经验公式模拟龙卷风气旋结构,以典型的5A-ZB3型500 kV输电铁塔为研究对象,计算龙卷风沿平行路径从输电铁塔旁边通过时,输电铁塔上的风载荷,并研究龙卷风载荷作用下铁塔的杆件受力情况。研究结果表明:在龙卷风作用下,铁塔将受到较大的竖直向上的风载荷作用,输电铁塔整体发生弯拉扭组合变形,导致输电铁塔失效的主要形式是扭转变形。     

特高压输电铁塔动力特性分析

为分析特高压铁塔的自振动力特性,运用ANSYS建立SZ301型1000 kV交流同塔双回输电铁塔三维梁杆混合模型,运用Block Lanczos方法提取前10阶频率和12阶振型。研究结果表明,有限元计算自振频率符合工程计算要求,建立的三维模型正确;特高压单塔振型主要集中在塔身横隔面塔材,应注意进行塔颈和塔身主材补强设计;低阶模态为塔头振动,塔高增加使得整塔结构刚度降低,为进一步研究特高压塔线体系在动态荷载下的动态特性提供参考。     

滑坡区输电铁塔安全性分析与评价

架空输电线路不可避免的要跨越山区地带,很容易遭受到滑坡地质灾害的袭击。位于滑坡区的输电铁塔会发生变形,威胁输电安全。以滑坡区某500 kV输电线路332号铁塔为研究对象,把滑坡作用和三种气象工况组合得到3种综合工况,利用ANSYS对其进行有限元计算,分析构件力学特性,研究3种综合工况铁塔倾斜位移与塔脚位移、最大应力和控制应力间的变化规律。最后,建立了输电铁塔安全性评价模型,用于不同阶段滑坡作用下输电铁塔的安全性评价。结果表明,对滑坡区输电铁塔应以第一道横隔面杆件应力监测为重点,最低温综合工况是最不利工况。研究结果对同类滑坡条件输电铁塔的安全性评估具有参考意义。     

考虑SSI效应的输电铁塔抗风稳定性优化分析

输电铁塔地基由混凝土浇筑而成,并非刚性,因此考虑弹性地基对输电铁塔风振响应的影响,采用线性滤波法模拟脉动风,通过Midas有限元软件分析500kV输电线路工程典型设计中的酒杯塔(5B-ZM2)在静力风载荷激励下的非线性稳定性及动力风荷载激励下的瞬时状态变化,并依据规定位移准则及位移相等准则,判定输电铁塔的动态失稳。结果表明,考虑土-结构相互作用(SSI效应),输电铁塔自振周期增大,脉动风对输电铁塔线体系稳定性影响更加显著,抗风性能降低25%。     

下击暴流作用下输电铁塔荷载取值及承载性能分析

下击暴流会给输电线路造成巨大危害,已引发生多起倒塔事故。基于ASCE关于高强度风区域输电线路设计的相关规定,综合考虑下击暴流尺度特征和输电线路经济性设计原则,提出了下击暴流作用下输电线路的设计荷载取值建议。采用Vicroy风速剖面模型,计算得到了内陆和沿海地区典型输电铁塔在下击暴流作用下的风荷载。建立了输电铁塔空间有限元分析模型,通过结构受力分析,确定了输电铁塔在下击暴流作用下的受力特征和破坏模式。结果表明:下击暴流作用下,输电铁塔杆件应力主要由45°大风控制。对于设计风速较低的内陆地区,尽管铁塔结构高度不在下击暴流最高风速区域,下击暴流风荷载明显高于常规风,塔腿横隔面以上主材会首先发生破坏;对于设计风速较高的沿海地区,下击暴流风荷载低于常规风,下击暴流在铁塔设计中不起控制作用。     

输电铁塔等效缩尺模型风洞倒塌试验研究

输电铁塔作为典型的风敏感高耸结构,在强台风等极端天气中面临着结构失稳甚至倒塌的风险。为研究铁塔的风致响应及倒塌机理,本文开展了输电铁塔等效缩尺模型的风洞试验。通过研究模型在横向风荷载作用下发生局部杆件形变直至倒塌的整个破坏进程,分析了模型局部结构力学响应特性以及底部主材轴向受力分布情况,得到了风荷载作用下输电铁塔的结构薄弱点和主材轴向受力变化规律,并利用有限元仿真软件进行对比计算分析。结果表明,在横向风荷载作用下输电铁塔主材容易受到不均匀的轴向压力,增加了金属疲劳的概率,严重时会导致铁塔倒塌;输电铁塔塔身中下部主材在单向风荷载的作用下将会出现极大应变,对部分主材杆件进行补强加固能够有效增强铁塔抗风能力。     

基于ANSYS的架空输电线路铁塔结构振动模拟

架空输电线路铁塔结构的稳定性对维持安全稳定供电具有非常关键的作用,因现场测量难度较大,故多对其振动情况进行模拟。由于传统模拟方法考虑因素不全面,导致结果不佳,难以提供有效的参考信息,因此提出基于ANSYS的架空输电线路铁塔结构振动模拟。模拟架空输电线路铁塔结构,计算其结构荷载可靠度,基于ANSYS构建三维模拟风场,模拟现实环境条件。模拟结果表明,门型及八字型结构振动幅度较稳定,八字型结构在强风条件下的振动幅度更小。     

GPS-RTK技术在输电铁塔高空摇摆在线监测中的应用

随着国民经济的蓬勃发展,各行各业对电力的需求量越来越大。输电铁塔是电力输送的支柱,其结构强度、力学性能等会直接影响到整个电力系统的安全和经济运行。因此,确保其在各种载荷作用下的安全可靠运行,具有重要的经济和社会意义。将GPS技术引入到输电铁塔高空摇摆在线监测领域中,通过对试验输电铁塔加装GPS模块监测其摇摆情况并应用RTK方法分析其振动特性,结果表明GPS-RTK技术可实现输电铁塔摇摆位置准确定位和其摇摆幅度的准确测量,从而实现输电铁塔姿态监测的功能,其在输电铁塔高空摇摆在线监测应用中具有良好的技术优势。     

一种输电线的动态载流量评估方法及应用

输电线路状态监测手段的不足导致其利用率长期受限于保守的静态载流量,如何对输电线路动态载流量进行有效评估是挖掘线路输电潜能、缓解输电瓶颈的重要途径。鉴于此,从气象因子角度出发,首先运用导线热平衡模型对线路动态载流量进行了计算分析,并提出基于双端电气和气象信息的输电线路动态载流量评估方法;其次,针对某地区220 kV双回线提升线路利用率的需求,从离线统计和现场系统实际监测2个方面进行分析论证。结果表明,基于双端电气和气象量采集的载流量监测系统可在局部电网中发挥实际作用。     

M2型自立输电铁塔增加横隔面补强后抗风能力分析

高压输电线路是一种风敏感结构体系,风灾是严重威胁输电线路安全运行的自然灾害之一。为保证输电线路铁塔整体结构强度,铁塔设计时,一般按一定间距加入横隔面,横隔面的设计直接影响到铁塔整体抗风性能。本文以湖北省内早年使用的一种无横隔面220kV输电铁塔为例,研究了原始无隔面结构和增加隔面补强结构的模态和极限风载条件下的内力和变形。研究结果表明:对旧型输电铁塔增加横隔面补强方案一定程度上提升了铁塔结构强度,但在模态方面应进一步改良。     

架空输电线路风雨致振动响应研究

根据架空输电线路在风雨激励下被破坏的实际状况,建立了"三塔两跨"有限元分析模型,其中,输电杆塔采用三自由度梁单元,导(地)线采用索单元。提出了雨荷载的计算方法以及与风湍流共同作用于架空输电线路的荷载组合原则,分析了输电杆塔、导(地)线和结构体系的结构动力特性及其相互关系,采用数值模拟方法,建立了设计与灾害荷载的不同工况组合,在时域对输电杆塔的动力响应规律进行了分析。研究表明,架空输电线路的运动耦合性对结构动力特性有不容忽视的影响,降雨对架空输电线路的响应具有明显影响,且有与风湍流同时作用的激励特征,结构体系发生连续倒塔破坏的原因是风雨共同作用导致结构体系局部动态受压失稳造成的。     

国内外规范输电线路铁塔风荷载特性对比

输电铁塔属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载是设计的主要控制荷载。随着涉外工程的增多,准确把握国外规范的风荷载取值成为铁塔设计的关键一步。首先对国际上通用的输电线路设计规范（包括ASCE 74-2009、IEC 60826及BS EN 50341）中关于铁塔风荷载的计算原理进行梳理和分析,得到了一套完整的铁塔风荷载计算方法。以某一典型的输电铁塔为研究对象,分别按照国外规范计算得到了塔身和横担的风荷载,分析了结构各层的风荷载分布特点,并与我国规范的计算结果进行对比研究。通过研究,揭示了国外规范计算铁塔风荷载的特点,结果可作为输电铁塔抗风设计的参考。     

输电塔体系风雨激励的动力分析模型

考虑输电塔结构体型特征、平均风剖面变化、功率谱能量特性与相干性等影响因素，通过谐波叠加法，对输电塔结构进行了脉动风速模拟，并以Kaimal谱为谱模型生成脉动风，通过数值计算验证了脉动风模拟方法的有效性。结合脉动风速模拟提出一种雨激励的模拟方法，计算出在一定风速情况下雨的冲击力。建立了输电塔的精细化有限元分析模型，研究了在风单独作用与风雨共同作用下的输电塔体系的动力响应，探讨了雨荷载对输电塔体系动力响应的影响。研究结果表明，雨荷载激励对输电塔的影响不能忽略。     

随机脉动风场作用下输电塔线体系的动力响应分析

输电杆塔及塔线耦联体系是电力系统输电过程的重要载体,沿海地区的强风对输电杆塔及塔线体系有着重要影响,为研究在随机脉动风场作用下输电杆塔及塔线体系的动力响应特性,本文以广东某地区的1W2C9型鼓型自立式输电杆塔为研究对象,建立了输电杆塔的单塔及一塔两线的塔线耦联有限元模型,结合Davenport风速谱与四阶自回归法模拟了具有空间相关性的单塔9节点及塔线49节点的脉动风场,研究在此脉动风场下的单塔及塔线体系的动力响应,并探究不同风向角对其动力响应的影响。研究结果表明:无论是单塔还是塔线体系,其动力响应最大值都要大于其拟静力响应;输电线的存在会增加输电塔线体系的稳定性,降低其位移及动力响应;90°是输电杆塔及塔线体系动力响应的最不利风向角。     

500kV架空输电线路风偏数值模拟研究

采用数值模拟方法来研究500kV超高压输电线路在随机风荷载作用下的风偏问题.具体步骤是:采用考虑随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport相干函数,并结合谐波合成法数值模拟线路风场;在ANSYS有限元软件中建立不同档距的输电塔线体系的有限元模型,用ANSYS有限元软件分别对模型进行时程分析,分析结果显示档距对悬...     

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。     

“D”型截面复合材料塔头输电塔结构特性研究

输电塔主材改用复合材料,可有效减少输电线路占地,并减少电气间距达到压缩走廊的目的。复合材料区别于角钢,可以使用 “D”字型截面,提高了截面惯性抵抗矩。对各规格复合材料构件的截面进行了有限元分析,计算得到了截面特性参数。以某110 kV塔头复合材料塔为工程背景,建立了有限元模型,获得了其自振特性并与传统角钢塔做了对比,分析了参数不同的原因。使用基于时域法的风振系数计算,对位移均方根值、位移平均值、加速度均方根值的分布特点进行了研究,计算了各高度处的风振系数,并将结果与我国规范的取值进行了对比,结果可作为复合塔抗风设计的参考。     

基于点估计法的杆塔结构平均可靠度分析

由于目前输电塔结构设计规范参照建筑结构规范编制,所涵盖的设计对象大多针对荷载效应比不大于3的情况。然而,输电塔自重轻,活荷载效应比普遍较高,导致其按照现有规范进行设计的构件可靠度水准降低。为了校准输电塔的可靠度水平,文中首次尝试将荷载效应比视为随机变量,沿用点估计法的基本思想,以荷载效应比的分布为输入,得到基于荷载效应比分布的、具有统计意义的杆塔结构加权平均可靠度指标。首先,通过大量实际结构分析得到杆塔结构构件风荷载效应比的样本值,基于这些样本值进行分布拟合,得到荷载效应比的分布;其次,利用点估计法基本思想,选取荷载效应比分布的积分点,计算这些积分点处的可靠度指标,再根据各对应积分点的权重值,得到平均可靠度指标。最后,文中分别计算了不同风速下,不同线条风占比和不同结构重要性系数下的平均可靠度指标。     

大型冷却塔结构多目标等效静风荷载分析

大型冷却塔属于典型的风敏感结构,针对其风振响应的多耦合效应、多振型参与和多目标等效的特点,以冷却塔表面平均风荷载和主导振型的惯性风荷载作为构造多目标等效静风荷载的2个基本向量,并结合约束最小二乘法,得到基本向量的最优组合系数,从而获得针对多个等效目标的等效静风荷载。该方法的优点是：建立了更符合实际分布的等效风荷载,限制了某些奇异荷载作用模式的出现,能够再现风振响应特点。结合某核电站大型冷却塔结构的风洞试验,对3组不同等效目标的结构响应进行了多目标等效静风荷载分析,结果表明在该方法得到的多目标等效静力风荷载作用下的风振响应与极值响应吻合较好。     

360°风作用下线条风荷载分配系数特性

线条风荷载的准确计算是输电杆塔设计的关键一步,角度风荷载分配系数的选取是否合理将直接影响到设计指标的合理性。对常规线条风荷载（0.5Φ₁=0.5Φ₂=0）的计算原理进行梳理和分析,得到了0~90°范围内的角度风荷载分配系数。同时,通过对风向角θ和线路转角Φ的剖析,推导了线路前后侧360°风吹时的线条角度风荷载分配系数计算公式,并给出了前后侧挡距不同分配比例（0.5Φ₁=0.5Φ₂,0.5L₁∶0.5L₂=5∶5、4∶6、3∶7）时的线条角度风荷载分配系数,分析了分配系数的特点,并进行了对比研究。研究结果揭示了线条角度风荷载分配系数的特点,可作为输电杆塔抗风设计的一种参考。