大跨越输电塔-线在线路脱冰作用下的振动

输电线路覆冰后的脱冰动力分析十分复杂.以某1 000 kV大跨越为工程背景,借助非线性有限元方法建立塔-线耦合模型.为了考虑线路覆冰的弯曲刚度,采用梁单元模拟覆冰,采用单元生死法模拟脱冰,分析塔-线体系对线路脱冰的动力响应.结果表明,线路覆冰后体系的低阶振型基本没有变化,而自振周期变长了;地线脱冰后体系的振动响应衰减较快,而导线脱冰后体系的振动响应衰减较慢.同时,输电塔的位移响应,脱冰50%比脱冰100%时小,而对跨中电线的跳跃幅值,脱冰50%比脱冰100%时大.     

粘弹铅芯阻尼器在控制输电塔风振反应中的应用

以晋东南~南阳~荆门1000kV输电线路中最常用输电塔为例,为高柔的风敏感结构,有必要对其抗风性能进行分析。以此为工程背景,采用了双层粘弹性材料和铅组合的粘弹铅芯阻尼器进行风振控制。为了不削弱塔杆,将粘弹铅芯阻尼器平行于角钢并联安装于塔杆上,对其具体构造进行了初步地设计。然后根据本工程输电塔的特点,对单塔和塔线耦合体系采用7种方案进行粘弹铅芯阻尼器的布置。编制了风速模拟程序,模拟了适用于本工程的横线向脉动风速场。采用时程分析方法,针对7种阻尼器布置方案计算了单塔和塔线耦合体系在模拟的风荷载作用下的风振响应,进行了时域内的控制效果分析。计算结果表明,所设计的控制系统达到了很好的减振效果,为将来的试验和安装提供了较为准确的理论依据。     

连续档架空输电线路非均匀脱冰动力响应分析

为分析输电线路非均匀脱冰动态特性,以实际220 kV两档输电线路为研究对象,利用ABAQUS有限元软件对线路非均匀脱冰典型工况进行了数值模拟,研究了脱冰方式、脱冰率和非脱冰档覆冰厚度等因素对脱冰跳跃和档间不平衡张力的影响,并通过单档脱冰试验验证了模拟结果的有效性.结果表明:单档完全脱冰时,相邻档覆冰厚度增加,脱冰档跳跃高度减小,但最大不平衡张力显著增大,两档覆冰厚度相近时,非脱冰档反向位移较大;单档局部脱冰时,脱冰率越大,两档跳跃幅值越大,且较大的脱冰率会使最大不平衡张力显著增加,脱冰率相同时,4种脱冰方式中两侧端部脱冰引起的动力响应最弱,是较为安全的除冰方式.     

重冰区输电塔-线体系脱冰振动的数值模拟

重冰区架空线路的脱冰振动可能造成金具损坏、导线断股、杆塔折损等机械事故,也可能造成闪络、烧断导线等电气事故。考虑几何非线性的影响,采用有限元理论建立了输电线路塔-线体系的脱冰振动精细化数值分析模型。以向家坝―上海800kV特高压直流输电线路为例进行了脱冰振动分析,分析了脱冰工况下导(地)线跳跃高度、最大水平张力、绝缘子内力和摆动位移、支座反力等变化规律。结果表明:导线脱冰振动将引起较大的竖向振动,导线最大水平张力增大了近20%,输电塔支座反力增大了约30%。基于上述模型,进行了12种工况下的参数分析,探讨了脱冰程度、绝缘子摆动刚度、阻尼比、不等跨、跨数、风荷载等参数对脱冰振动的影响规律。     

架空输电导线不均匀脱冰跳跃高度计算

输电线覆冰在升温、自然风或人为外力作用下会发生覆冰整档或一档内部分位置脱冰，引起输电线跳跃，导致导线相间或导地线间闪络、线路跳闸、断股断线以及输电塔失稳倒塌等事故，严重威胁电力系统安全。参照实际750 kV输电线路工程，建立连续档分裂导线有限元模型，分析档数、档距、高差、覆冰厚度、风速、脱冰率和绝缘子串长度等因素对导线均匀和不均匀脱冰跳跃高度的影响；讨论均匀和不均匀两种脱冰方式下导线脱冰跳跃高度之间的联系，定义不均匀脱冰时发生脱冰的导线长度为换算档距；对比现有导线冰跳高度计算公式的准确性，提出不均匀脱冰跳跃高度系数。结果表明：当脱冰荷载相同时，不均匀脱冰引起的脱冰跳跃高度更大；不均匀脱冰时冰跳高度与换算档距下完全脱冰的冰跳高度存在一定比例关系；建立了导线均匀脱冰和不均匀脱冰跳跃高度计算公式，所提均匀脱冰跳跃高度计算公式的最大相对误差为11.8%,不均匀脱冰跳跃高度计算公式相对误差大于10%的结果仅占结果总数的13.2%,计算精度较高，有助于线路设计时确定相地或相间安全间隙。     

塔线系统脱冰跳跃动力响应分析

采用有限元软件ANSYS建立铁塔-导线-地线-绝缘子的三维塔线系统有限元模型,考虑塔线耦合效应、脱冰相位置及数量、冰厚、档距和高差等影响因素,完成了不同工况下的塔线系统脱冰跳跃动力分析,确定了导线跳跃高度、挂点荷载及其动力放大系数和铁塔杆件内力的变化规律。对于2008年冰灾500 kV实际线路段的脱冰跳跃动力分析表明,在设计冰厚工况下,脱冰量较大时,导线脱冰跳跃会导致塔头杆件应力超限而发生破坏。对于上相脱冰情况,在脱冰档安装三角形相间间隔棒后,脱冰档跳跃高度和挂点不平衡张力明显降低,设计冰厚下铁塔处于安全状态。为防治塔线系统脱冰跳跃事故,应在事故多发段采用相间间隔棒,并根据脱冰跳跃挂点荷载计算值对铁塔塔头薄弱杆件进行适当加强。     

多跨输电线路脱冰动力响应研究

提出了输电线路脱冰动力响应有限元分析方法,采用3自由度等参抛物线索单元模拟导线及覆冰,空间杆单元模拟绝缘子串,建立了多跨覆冰输电线路有限元模型.使用生死单元技术杀死覆冰单元来模拟脱冰瞬间,使动力分析时间范围包含由覆冰至脱冰的荷载突变过程,采用考虑几何非线性的隐式时间积分算法,利用自适应时间步技术克服收敛困难,对线路脱冰...     

阻尼变化对脱冰冲击下输电线路动态特性影响

在初始脱冰冲击下,发生振动的输电线路不仅质量和刚度会随时间变化,而且阻尼也呈现出时变特性,导致系统的动态响应更加复杂,以往对此鲜有研究。通过考虑诱发脱冰效应,给出输电线路系统动力学方程,采用用户自定义"单元生死"子程序实现对系统时变特性的有限元模拟;采用瑞利阻尼模型,系统地研究阻尼率、阻尼取值方式和阻尼矩阵更新方式变化对发生自然脱冰的输电线路动态特性的影响。结果表明,阻尼率和阻尼取值方式变化对系统动态特性的影响明显,阻尼矩阵更新方式对其影响较小;考虑诱发脱冰效应和阻尼的时变特性后,输电线路脱冰振动的幅度显著增大,以往的模拟方法低估脱冰跳跃造成的危害,存在安全隐患,采用所提方法有助于保证输电线路安全。     

三相导线-相间间隔体系直流融冰热特性有限元及脱冰动力响应分析

为研究输电线路导线直流融冰非对称运行特性,以LGJ-400/50输电导线为研究对象,建立不同运行条件下的输电导线实体模型,采用COMSOL软件探究不同覆冰厚度对导线温度分布的影响,并对不同环境温度和不同风速对导线中心点温度变化进行分析,得到脱冰时刻导线温度作为初始条件施加,应用ANSYS LS-DYNA PrepPost非线性结构动力学模型,建立实际运行过程三相导线-相间间隔体系有限元模型,分析导线体系直流融冰非对称脱冰动力响应。结果表明,在采用不同融冰方案工况下,不同脱冰相数下导线体系最大脱冰跳跃高度不同,三相导线-相间间隔导线体系在融冰过程中相比单导线脱冰情况具有非对称性,依据间隔棒布置条件对导线体系脱冰动力响应影响规律,能够优化导线相间距进而保证直流融冰过程安全运行。     

四分裂导线-间隔棒体系直流融冰时子导线不同步脱冰动力响应分析

为了研究覆冰导线在直流融冰过程下覆冰融化脱落问题，以LGJ-400/50输电导线为研究对象，应用ANSYS软件中LS-DYNA PrepPost模块采用非线性结构动力学模型，建立实际运行过程分裂导线体系有限元模型。在有限元分析过程中，考虑实际导线情况，采用SOLID45实体单元对导线进行分层建模，计算时采用生死单元法杀死覆冰单元，更加准确模拟融冰时的实际情况。目前对分裂导线脱冰研究大多将分裂导线等效成单导线进行计算，在实际融冰操作过程中，分裂导线体系存在不同步脱冰现象，需对不同子导线脱冰时的情况进行分析。结果表明，直流融冰下脱冰导线的跳跃高度比正常脱冰的跳跃高度小，导线脱冰跳跃高度及导线张力随融冰电流增加而减小；四分裂导线-间隔棒体系子导线不同步脱冰时，对角线两根子导线脱冰及下方两根子导线脱冰工况下，分裂导线体系较为稳定，其它工况子导线不同步脱冰时，四分裂导线-间隔棒体系存在横向摆幅，进而产生扭转风险，会造成导线磨损和断股事故发生。