基于应变监测数据的输电杆塔疲劳寿命预测

环境荷载对输电塔结构杆件的损伤和疲劳寿命具有显著影响,然而目前针对输电塔杆件进行实时应力监测并据此进行数据分析、性能评价和剩余寿命预测的研究较少。为此,对自然环境下某输电塔的关键杆件进行长期的应变监测,对其应变数据进行演变分析。基于雨流计数法和连续损伤动力学的疲劳损伤模型理论,提出输电塔杆件疲劳寿命计算方法。考虑输电塔不同部位的受力状态和重要程度,确定输电塔不同部位杆件寿命计算的权重系数,进而建立输电塔整体剩余寿命的计算模型,结合实测数据计算该输电塔典型部位杆件和整体结构的剩余寿命。研究表明:输电塔结构整体疲劳寿命满足工程需求;塔腿部位主材和1/3高度处主材的疲劳寿命相对较短,在健康监测以及疲劳破坏分析研究中需要重点关注。     

利用时域数据的输电塔结构损伤神经网络评估法

输电塔结构的结构损伤检测是电力线路正常运行的重要保障手段,通过基于时间序列分析ARMA模型阐述了输电塔结构损伤预警的时间序列方法,并基于神经网络分析方法给出了输电塔结构损伤预警的处理步骤,从而可以有效地实现结构损伤评估.500 kV输电塔结构损伤评估算例表明,提出的损伤评估方法对结构损伤具有敏感性,具备实时在线损伤预警的应用价值.     

基于ANSYS/PDS的覆冰荷载下高压输电塔可靠度分析

以2008年初南方雪灾致输电塔倒塌为背景,用现有输电塔设计规程作为标准,建立了某输电线路的一塔两线体系精细化有限元模型.考虑输电塔构件尺寸、材料性能及输电塔本身所受荷载的随机性,采用蒙特卡罗有限元法(ANSYS/PDS)进行可靠度设计,分析计算了覆冰厚度4种工况下输电塔的可靠性.结果表明:随覆冰厚度的增加,输电塔的失效概率随之迅速增大;输电塔的强度失效概率远大于刚度失效概率,覆冰荷载是造成强度失效的主要原因,而风荷载是造成输电塔刚度失效的主要原因;如果参考建筑结构构件的目标可靠度指标,现有输电铁塔在目前设计覆冰条件下并不能满足要求.     

高压输电塔结构的疲劳寿命分析

输电塔结构是高负荷电能输送的载体,是一种重要的生命线工程。结构疲劳损伤被视为工程领域重要的破坏因素之一。选取500 kV海宁—乔司II回路输电线路上的ZSZH型塔为研究对象,依据Miner线性疲劳累积损伤理论和材料的S-N曲线,建立了一套完整的输电塔结构疲劳寿命分析方法。这种方法不仅重点强调了风荷载对输电塔疲劳现象的影响,同时也考虑输电塔结构在服役期内承受过的台风、覆冰、安装等一次性强荷载工况。通过对工程实例的仿真分析,表明该文方法可以准确、高效地预测输电塔结构的疲劳寿命,为今后进一步的工程应用奠定了基础。     

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。     

基于高频天平测力试验的特高压输电塔等效风荷载研究

以建设中的向家坝—上海、锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电线路工程为背景,针对输电塔风致响应复杂的特点进行高频天平测力试验。利用高频动态测力天平基本原理,考虑输电塔截面收缩的影响,给出输电塔气动模型的模态修正系数;并对输电塔等效风荷载进行研究,分别计算了输电塔的背景响应和共振响应。计算结果表明,基于高频天平测力试验的修正振型法能较好地计算输电塔结构的风振响应及等效风荷载,是对高频天平测力试验局限性的一种可靠方便的扩展。     

输电塔内力计算及寿命分析

选取吉林省某地段输电线路上的酒杯型塔作为研究对象,依据第四强度理论求得的Miner应力和疲劳累积损伤理论(材料的S-N曲线),建立了一套完整的输电塔结构疲劳寿命分析方法。该方法不仅重点强调了风荷载对输电塔疲劳现象的影响,还可预计疲劳寿命,得到酒杯塔最易发生疲劳破坏的位置。工程实例的仿真分析结果表明,该方法可准确、高效地预测输电塔结构的疲劳寿命,为今后进一步的工程应用奠定了基础。     

强风作用下输电塔风致倒塔机理和抗风加固方法探讨

输电塔线体系是一种风敏感结构体系,在强风作用下的输电塔的破坏事故时有发生.通过调研输电塔线体系在强风作用下的倒塔情况,分析了输电塔线体系的抗风薄弱部位和倒塔机理.采用规范方法进一步分析了输电塔倒塔原因.对输电塔的薄弱部位进行了加固处理.研究表明,通过在输电塔的薄弱部位进行加固处理后,其抗风能力得到了显著增加.     

特定风速下基于规范设计的输电塔的可靠度评估

输电杆塔的破坏往往是在某一特定风速下发生的,为此,针对特定风速下的输电塔构件可靠度展开研究。首先,基于规范公式研究特定风速下风荷载的概率特征;其次,提出特定风速下输电塔构件的可靠度分析方法,并将其用于特定风速下轴心受拉和轴心受压构件的可靠指标计算;最后,将特定风速下输电塔构件的可靠指标与基于设计规范的常规抗风可靠度分析结果进行对比。研究结果表明：特定风速下风荷载近似呈对数正态分布;当特定风速等于设计风速时,输电塔构件的可靠指标与常规抗风可靠度分析结果基本一致,且均小于3.2;当特定风速略小于设计风速时,输电塔构件的可靠指标可达到3.2的水平。     

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。     

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。     

输电塔结构风力功率谱随机振动分析

根据输电塔结构所受自然风特性,采用达氏风速谱,在ANSYS中通过施加风速功率谱的方法进行输电塔结构的随机振动分析,得到输电塔的前32阶模态及风速谱施加后的各向位移、结构内力变化等情况,并将Y方向和Z方向动力计算结果与静力计算结果比较,得出两者基本吻合的结论。     

1 000 kV同塔双回输电线路电气不平衡度及换位问题研究

电气不平衡度是衡量输电线路性能和电能质量优劣的重要指标。文章以淮南-上海1 000 kV特高压同塔双回输电工程为例,借助EMTP和Matlab软件仿真计算不同情况下线路的电气不平衡度,根据计算结果研究特高压双回线路的电气不平衡度和换位问题。得出如下结论：双回路导线逆相序排列可明显降低线路的不平衡度,推荐逆相序排列下1 000 kV同塔双回输电工程换位距离取200 km;双回路同向换位后的电气不平衡度明显低于双回路反向换位;对于1 000 kV淮南-上海同塔双回输电工程,推荐全线导线采取逆相序排列方式,淮南-皖南段进行一次同向全换位即可满足线路不平衡度限值要求。     

输电塔的风振控制研究

鉴于输电塔是一种对风荷载非常敏感的结构,容易发生振动疲劳损伤和极端条件下的倒塌破坏。为此,从现代控制理论出发,将设置有粘弹性阻尼器的结构作为控制系统,建立其数学模型及状态方程,施加模拟的风荷载,在SIMULINK环境下进行动态仿真,得到受控结构在风荷载作用下的动态反应,然后将受控结构与无控结构的塔顶质点的动力响应进行比较。结果表明,粘弹性阻尼器可以有效减小输电塔的振动反应,SIMULINK提高了输电塔风振控制仿真的质量和效率。     

基于智能天线的超高输电塔变形监测技术

提出了一种基于智能天线、扩频技术的超高输电塔变形测量方案,并对系统的工作原理进行了阐述.方案通过在超高输电塔安装多个无线电信标,利用天线阵列对信标的方位、距离信息进行监测,从而得到超高输电塔的变形量.针对多信标的波达方向估计需求,提出了一种基于平面阵的二维多重信号分类的改进算法,并对算法进行了仿真分析.仿真结果表明,提出的算法可以精确估计所有信标的方位信息,可对超高输电塔的变形以毫米级精度进行实时监测.监测到的变形信息将直接用于评估超高输电塔的健康状况.     

地质灾害对超高压输电线路杆塔杆件失效影响分析

地质灾害容易导致输电线路杆塔基础发生移动和变形,造成杆塔结构失效甚至损毁,严重影响输电线路的安全稳定运行。针对地质灾害导致的某500 k V杆塔结构受损问题,提出一种基于第四强度理论的判断杆件失效的方法,可准确判断杆件失效部位和失效程度。利用ANSYS软件建立杆塔精细化有限元模型,施加地质灾害下各工况塔基约束条件,基于失效判据对杆塔应力进行分析。结果表明:塔基沉降量达29 mm时,塔腿上横隔面交叉材屈曲失稳;沉降量达76 mm时,塔腿主材失效。塔基沉降和倾斜对杆塔破坏最为严重,塔基侧滑对杆塔影响较小。根据塔材失效的特点,提出杆塔结构加固及灾害监测与预防的建议,结合工程实际,为地质灾害下杆塔的稳定性分析及处理提供一定的指导作用。     

输电铁塔冷弯角钢构件轴心受压承载力分析及试验研究

输电线路铁塔应用冷弯型钢,可以提高输电铁塔设计水平,降低钢材用量。文章结合输电铁塔的结构特点,选取不同截面、长细比的冷弯角钢构件进行轴心受压承载力试验和有限元分析,得到了输电铁塔用冷弯角钢轴心受压构件的荷载-应变发展规律和极限承载力,并与现行设计规范承载力计算值进行了对比。分析结果表明,现行规范体系不适合我国输电铁塔冷弯型钢轴心受压构件的强度设计。通过对试验和理论分析结果进行拟合,确定了输电铁塔冷弯型钢轴心受压构件稳定系数曲线,提出了输电铁塔冷弯型钢构件承载力计算的修正意见。     

降雨滑坡灾害对输电杆塔故障的时空强在线预警

针对山地丘陵地区的输电线路所处环境复杂,降雨滑坡灾害可能导致输电杆塔故障从而影响电力系统的安全稳定运行的问题,提出一种降雨滑坡灾害下的输电杆塔故障预警方法,从滑坡风险区域、滑坡活动时间以及杆塔受损状况三个角度实现灾害全过程的量化在线预警。首先,利用GIS技术将降雨预报区域和电网区域进行叠置获得目标风险区域,提出基于网格化的滑坡灾害指数来确定易滑坡区域;其次,结合气象数据分析渗入土壤中的降雨量逐日变化情况,构建动态更新的累积有效降雨量模型,进而提出可用于预测滑坡活动时间的滑坡概率模型;最后,以坡体冲击能为致灾强度、与输电塔挠度限值对应的弯曲变形能为抗灾性能,从功-能角度得到反映易滑坡区域输电杆塔损毁程度的定量函数关系。算例结果表明,所提方法具有一定的可行性和合理性。     

“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。     

钢绳吊点塔材保护卡具的研制与应用

针对输电线路工程下拉线等吊点钢绳对塔材破坏严重问题,结合1000kV特高压输电线路工程铁塔下拉线受力大、下拉线与铁塔连接困难及对塔材破坏程度大的例子,专门设计了通用于所有输电线路建设的“钢绳吊点塔材保护卡具”,保证了下拉线与铁塔连接的安全性,避免了铁塔主材损伤及镀锌层破坏,工具化设计使操作简便。