1000kV特高压同塔双回输电线路塔线耦联体系地震模拟振动台试验研究

为研究地震荷载下输电塔-线体系动力相互作用,以某特高压输变电工程的1000kV同塔双回输电线路为原型,进行了三塔两线缩尺模型振动台试验。探究了不同形式下的输电塔动力特性的变化规律以及地震荷载作用下导、地线非线性振动对特高压输电塔的影响,一定程度上获得了塔线体系振动过程中输电塔与地线的能量分布规律。研究结果表明:输电线对输电塔自振特性影响较大;地震作用下导、地线的非线性振动能够耗散掉部分能量,起到减震作用;地线动应力变化属于一种以塔头振动为激励源的受迫振动,其频谱峰值远离自身基频,与激励密切相关,较为接近塔体振动频率。     

输电塔及塔线耦联体系地震响应分析与对比

近年来,强震对于电力系统的正常运行造成严重威胁,因此对电力系统关键结构进行抗震分析和评估尤为重要。文中针对某220 kV高压输电线路中实际输电塔及其塔线耦联体系进行抗震性能评估。首先,采用Abaqus软件建立塔体及塔线耦联体系有限元模型,分析其动力性能、塔腿杆件应力、节点位移及加速度响应。通过对比单塔和塔线体系的动力性能和响应峰值,获得导线耦联对输电塔的动力影响。结果表明：耦联体系中输电塔的基频要低于单塔模型6%~9%左右,导、地线的存在会使得结构基频降低;由于导地线作用,单塔地震响应峰值与地面运动峰值加速度的线性关系变为非线性关系;低烈度下塔线耦联体系中输电塔的地震响应要高于单塔模型,随烈度提高,耦联体系中输电塔地震响应相对于单塔模型呈逐渐降低的趋势;塔线耦联体系中输电塔的节点位移峰值和节点绝对加速度峰值都要低于单塔模型;在垂线路方向上导、地线的非线性振动减震效应要明显强于其质量放大效应。     

输电塔线耦联体系风洞试验及数值模拟研究

为研究输电线路的风振响应,以某500 kV送电线路为工程背景,设计了三塔两线完全气弹模型并进行了风洞试验。利用有限元分析软件ABAQUS建立了三塔两线模型,计算了该线路在随机风场中的动力响应,探讨了塔线体系耦联振动特性。研究结果表明：输电线的存在增加了塔线体系的背景响应,增大了塔线体系的阻尼,降低了共振响应;挂线后塔线的耦联作用对输电塔加速度和位移造成了不同的影响。高风速下输电塔响应和输电线响应的功率谱密度会出现能量交叉,塔线之间的耦合作用大大加强,这极有可能导致塔线的耦联共振作用。因而进行输电杆塔设计时,需考虑塔线之间的耦联振动对输电塔响应所带来的不利影响。     

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。     

1000kV特高压双回输电塔风振系数研究

以淮南—上海1 000 kV交流特高压输电线路中的某一特征段为工程背景,在Matlab中运用谐波合成法编制了空间相关的风速时间历程模拟程序,结合随机振动理论对输电塔线体系进行时程动力分析,计算出了输电塔的风振系数,并将时程分析计算的结果与《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》以及《高耸结构设计规范》得出的风振系数进行了综合对比分析,为将来该类输电塔的抗风设计给出了合理化建议。     

随机风场作用下输电塔线体系的杆件动力稳定性评估

输电塔中某根杆件发生失稳屈曲后,相邻杆件的应力重分布往往会导致更多的杆件失效,尽而可能引发输电塔的整体倒塌并影响整条输电线路的正常运行。因此,有必要对输电塔杆件的稳定性和承载力进行评估。为此,利用参数共振理论推导了输电塔杆件的动力失稳区和激发系数表达式,发现随着风速增大,输电塔杆件的动力失稳区缩小,最小激发系数增大,根据最小激励参数与动力失稳区之间的关系可以评估输电塔杆件的动力稳定性。在利用输电塔线体系完全气弹模型风洞试验数据进行验证后,进一步通过算例说明局部振动模态中变形较大的斜材比主材更容易发生参数共振而破坏失效。     

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。     

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。     

特高压交流同塔双回输电塔地震模拟振动台试验

为了分析地震作用下导、地线质量对特高压输电塔动力特性及其地震反应的影响,进行了特高压输电塔模型的地震模拟振动台试验。以某特高压输变电工程为背景,依据振动台试验相似理论,严格模拟了1 000kV特高压交流同塔双回输电塔,进行了不锈钢塔架模型的设计与制作。同时,针对地线及8分裂导线进行了相应的简化,制作了8个等效集中质量块悬挂在绝缘子下端用以模拟导地线质量。选取4种不同类型的地震动输入,针对单塔及单塔悬挂集中质量进行了8度罕遇烈度下的动力响应测试。试验发现,输电塔地震反应受所选地震激励类型影响较大;悬挂集中质量块后该型输电塔顺线路方向自振频率降低了5.7%,横线路方向自振频率降低了3.9%;单塔悬挂集中质量块后地震反应有所降低。导、地线质量的存在降低了输电塔的地震响应。     

1000 kV特高压山区单回路输电塔风振特性研究

1 000 kV特高压单回路输电塔属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载常常是设计的主要控制荷载之一.以某1 000kV单回路塔为研究背景,获得了结构的自振动力特性.基于随机振动理论推导了铁塔的风振系数计算公式,研究了垂直线路方向和顺线路方向的振型模态,同时分析了结构各层的风振系数分布特点,并与设计规范进行对比,得出特高压单回路输电塔风振系数计算的经验公式.通过研究,揭示了1 000kV特高压单回路塔的风致振动特性,结果可作为特高压铁塔结构抗风设计的参考.