地震条件下计及杆塔结构可靠度的电网可靠性评估研究

地震会对电网造成破坏性影响,目前对于地震条件下电网可靠性评估主要进行抗震性能的分析,所得近似分析结果满足不了实际需要。在对地震条件下电网可靠性评估中考虑了输电杆塔结构可靠度与地震的传播性,采用有限元仿真手段直接分析了输电杆塔的结构问题;利用杆塔结构可靠度来计算输电线路故障率,在得到输电线路可靠性数据后评估了各个地震烈度下电力系统的可靠性;最后计及地震的传播性评估了电网的综合可靠性。地震条件下计及杆塔结构可靠度的电网可靠性评估模型可用于地震条件下电网薄弱环节的预警,为改善电力系统抗震性能提供参考。     

基于蒙特卡罗法的架空输变电线路杆塔结构可靠性分析

针对传统架空输变电线路杆塔结构可靠性分析方法没有明确杆塔可靠度,导致存在可靠性分析效果较差的问题,提出基于蒙特卡罗法的架空输变电线路杆塔结构可靠性分析方法。依据架空输变电线路,分析架空输变电线路杆塔结构。采用蒙特卡罗法,获取架空输变电线路杆塔可靠度,随机抽样分析架空输变电线路杆塔结构的可靠性,确定结构是否出现失效情况,利用随机变量统计法,并结合正态分布函数,得到杆塔结构可靠性与实际失效概率的关系,实现对架空输变电线路杆塔结构可靠性的分析。实验结果表明,该方法可靠性分析性能更好,有助于保证整个电力网络的安全有效运行。     

输电线路掏挖基础抗拔极限承载力的可靠度分析

根据输电线路掏挖基础抗拔极限承载力计算理论,给出了现行DL/T 5219－2005《架空送电线路基础设计技术规定》中“剪切法”系数A1和A2的理论公式,可修正现行设计技术规定中A1和A2的参数取值。根据修正后的系数A1和A2计算了试验掏挖基础抗拔极限承载力的理论值。分析了无量纲随机变量试计比（试验值／理论计算值）的均值、标准差、变异系数和概率分布特征,提出了采用“校准法”对掏挖基础抗拔极限承载力的可靠度进行分析的方法,给出了其在不同安全系数条件下的可靠度指标,并据此量化分析了我国掏挖基础的安全可靠度指标。研究成果可为输电线路掏挖基础抗拔极限承载力计算理论的完善以及现行杆塔基础设计技术规定中“剪切法”抗拔计算系数A1和A2的修正提供依据。     

500 kV输电线路杆塔结构的可靠性分析

采用一次二阶矩法对不同时期的500 kV线路进行了可靠度校准,并采用Ditlevsen算法计算了杆塔结构体系的可靠度,对实际的杆塔失效概率进行了统计分析。根据结构构件的可靠度计算结果,分析了我国不同历史时期设计的500 kV输电杆塔的可靠度水平;理论可靠度计算与实际失效概率统计结果表明,我国500 kV输电线路杆塔结构的可靠度水平在不断提高。     

基于安全裕度的输电线路覆冰预测方法研究

针对输电线路覆冰灾害事故预测方法的不足,提出基于安全裕度的策略对输电线路的覆冰情况进行预测。通过对覆冰线路模型各种运行工况下的结构失效率数值计算数据的回归分析,得到杆塔的失效评定曲线图,并对其进行预测分析。选取华中某500 kV输电线路中薄弱的杆塔作为研究对象。建立3塔2线输电线路的有限元模型,在覆冰荷载和风荷载不同组合下进行力学仿真计算,对结果数据的回归分析验证了该方法的正确性。本文方法可为准确预测线路覆冰事故、制定防覆冰改造方案提供依据。     

输电线路原状土基础抗拔极限承载力计算

根据经典土力学极限平衡状态下土微元体静力平衡方程式、Mohr-Cou lomb屈服准则和滑移线场理论,建立了输电线路原状土杆塔基础上拔极限平衡状态时滑动面上的应力分布基本方程式,并根据有关文献成果引入土体破裂面方程和边界条件假设,得到了输电线路原状土基础土体滑裂面抗拔极限承载力理论计算公式。通过该理论计算结果与《架空送电线路基础设计技术规定》“剪切法”计算结果的对比分析,指出了“剪切法”计算原状土基础上拔承载力时存在的问题,并给出了输电线路原状土基础抗拔极限承载力理论计算公式。     

变量分布模型对杆塔构件可靠度影响

输电杆塔可靠度分析所涉及随机变量的取值缺乏统一标准,根据输电杆塔及其所受风荷载的特点,尤其是考虑风振效应的影响,改进了杆塔可靠度计算所需的变量分布模型,并基于此改进模型对杆塔构件可靠性指标进行校准,再与基于其他变量模型得到的校准结果进行对比。结果表明:基于不同变量模型得到的构件可靠性指标值有明显区别,且构件可靠性指标对风荷载变量模型参数的敏感性较高,因此通过民用建筑统计资料所推断的变量参数不适用于输电杆塔结构。     

地质灾害区输电塔架安全分析

煤矿采空区等地质灾害区的塌陷和地表变形对穿越该地区的输电线路铁塔与基础存在着极大的危害,输电线路设计中应对塌陷和变形估计充足。通过对输电塔进行地表移动下的极限承载力有限元分析,以研究不同工况下杆塔的极限承载力。结果表明单支座竖向位移(地表不均匀沉降)是一种最危险的状况,在位移荷载较小时塔架即丧失了稳定性,由此针对地质灾害区的线路杆塔结构设计提出建议,并提出了线路规划设计改进措施及地基、基础处理方案,研究结果为我国煤矿采空区等地质灾害区输电线路的安全建设和运行提供了参考依据。     

覆冰情况下输电线路有限元计算及其结构优化

建立了塔-线耦合结构系统三维有限元力学计算模型。通过对覆冰输电线路耐张段位移及应力分布情况进行分析计算,提出了线路耐张段在一定风速与覆冰厚度条件下的临界失效曲线。经过多次计算并验证薄弱杆塔以及薄弱单元分布情况,得到了薄弱位置的分布特点和规律。以发生覆冰倒塔事故的实际线路为研究对象,并以力学分析计算结果为依据,提出了有针对性地更换杆塔最薄弱处钢材以及在耐张段内薄弱处增加一基杆塔的线路改进方案。通过结构优化前后线路耐张段薄弱单元应力比值以及临界失效曲线的对比分析,证明了所提出改进方案的正确性和有效性。     

冰风组合下输电线路塔线结构可靠度分析

对冰风组合下的输电线路塔线结构系统可靠度进行了建模分析,首先应用一次二阶矩法中验算点法分析了元件可靠指标的计算方法,给出了影响输电线路元件可靠度的荷载和抗力变量的统计特征,然后采用串联结构系统模拟,分析了杆塔、绝缘子、金具、导地线四个子系统的可靠度计算方法,最后分别以220kV直线塔和耐张塔为例,进行了冰风组合下该4个子系统的可靠指标计算分析,并根据分析结果给出对应防灾措施建议。     

±800 kV特高压直流输电杆塔结构的动力特性研究

±800kV特高压直流输电线路的直线塔、耐张塔为研究对象,采用SAP2000进行有限元建模,开展动力特性分析,得到杆塔结构的自振周期和振型;并与以往输电杆塔结构第一自振周期的简化计算方法进行比较和分析,提出典型特高压输电线路杆塔结构自振周期的计算方法,为正确计算该杆塔结构的风振系数及风荷载提供依据。     

受风荷载控制的杆塔结构体系可靠度分析

受风荷载控制的杆塔结构可靠度可近似代表直线型杆塔结构的可靠度。在分析杆塔构件可变荷载效应与永久荷载效应比值范围的基础上, 用JC 法计算了我国500 kV 线路杆塔构件可靠度, 不考虑和考虑风荷载调整系数时分别为2.45 和2.85。考虑杆塔相邻节间主材构件的统材和杆塔的高度, 得到我国500 kV杆塔结构体系失效模式数为3～5。近似假设杆塔主材构件可变荷载效应与永久荷载效应同比例增加, 用串联结构体系Ditlevsen 算法计算了500 kV 线路杆塔结构体系的失效概率。计算表明: 我国输电线路杆塔结构的可靠度低于建筑结构可靠度, 在今后杆塔结构设计, 尤其是特高压杆塔结构设计中宜适当提高设计标准。     

±800kV特高压直流输电杆塔结构的动力特性研究

±800kV特高压直流输电线路的直线塔、耐张塔为研究对象,采用SAP2000进行有限元建模,开展动力特性分析,得到杆塔结构的自振周期和振型;并与以往输电杆塔结构第一自振周期的简化计算方法进行比较和分析,提出典型特高压输电线路杆塔结构自振周期的计算方法,为正确计算该杆塔结构的风振系数及风荷载提供依据。     

500 kV输电线路基础沉降铁塔的可靠度分析

以存在地质隐患的500 kV张恩输电塔线体系为研究对象,以基础沉降及随机风荷载为影响因子,基于矩方法计算塔线体系的可靠度。采用梁单元及悬链线索单元对输电塔、导线和绝缘子进行模拟,建立塔线耦合体系的三维有限元模型,基于等效随机静风荷载模型,利用统计矩点估计法求解前4阶统计矩,计算塔线体系的可靠度。其结果表明基础沉降对杆塔可靠度影响较大,特别是在考虑随机风荷载作为不利荷载组合时,其可靠度降低,表现为轴压失效和偏压失效,与耐张塔的构件失效模式一致,说明可靠度分析方法的可行性。结合输电线路的变形监测,深入研究地质灾害伴随的荷载随机性及变异性导致杆塔受力的不确定性,以更准确描述输电线路结构体系的可靠性和安全性。     

500 kv输电铁塔结构体系可靠性分析

通过分析输电铁塔的受力性能,建立了500kV输电铁塔的可靠度计算模型,并利用求最弱失效模式的方法估计了500kV输电铁塔的失效模式个数。然后根据500kV线路杆塔失效指标统计,应用概率论的知识计算了铁塔实际使用时的可靠度。最后编制了JC法和窄界限法计算程序,分别计算了某500kV输电铁塔的结构构件和体系的可靠度,得出500kV输电铁塔结构在实际使用时明显比设计的可靠,用JC法计算的可靠度指标评价铁塔结构体系的可靠性偏于保守。     

覆冰工况下耐张塔失效预警技术研究

输电线路覆冰在我国经常发生,对输电线路的安全稳定运行构成极大的威胁。以某实际500 kV耐张塔为例,提出了基于线路绝缘子串拉力测量系统和有限元方法对覆冰工况下的耐张塔失效进行实时预警的方法。给出了绝缘子串倾角的理论计算方法,经与实测数据对比,验证了该方法的可靠性。分析了不同覆冰工况下杆塔的薄弱位置,给出了杆塔的应力应变分布及临界失效曲线。由该曲线可知,小号侧拉力一定,大号侧拉力过大或过小都可能由于不平衡张力过大导致杆塔失效。最后对杆塔进行了不均匀脱冰工况下的失效分析。本文方法有效结合了工程实际,对于小风速地区覆冰工况下的耐张塔失效预警研究有一定指导意义。     

大规格角钢轴压杆件螺栓节点强度研究

针对大规格角钢轴心受压杆件强度计算问题,利用ANSYS有限元分析软件进行建模分析,得到了轴心受压角钢杆件螺栓节点应力分布、变形特征以及极限承载力,将计算结果与规范DL/T 5154-2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》公式计算结果进行对比分析,结果表明:规范给出的计算公式偏于保守;根据有限元计算结果,对规范公式...     

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。     

组合荷载作用下扩底基础地基土体破坏模式及滑动面几何特征分析

上拔稳定性分析是输电线路杆塔基础优化设计的关键,直接影响线路工程的安全运行及经济造价。目前电力行业标准DL/T5219-2005给出了原状土扩底基础上拔承载力“剪切法”计算公式,然而该公式是基于仅仅承受竖向荷载作用下上拔土体呈对称状的圆弧形回转面的假设条件下得出的,而实际基础同时承受水平荷载作用,并对基础的稳定性产生非常大的影响。针对这一问题,基于弹塑性理论,采用有限差分方法,对戈壁滩地基土中扩底基础地基土体的变形破坏进行了数值分析,提出了地基土体达到极限平衡状态时的判定准则,并分析得出上拔和水平组合荷载作用下扩底基础周围土体滑动面几何形态的概化模型。该研究成果可为输电线路杆塔基础上拔承载力计算方法的修正和完善提供理论依据。     

输电塔可靠度设计中统计参数研究

为方便分析输电线路杆塔构件可靠度,本文通过计算得到荷载效应统计参数,考虑材料性能不定性、几何参数不定性和计算模式不定性,针对输电塔常用的Q235、Q345和Q390钢材,对4种典型受力构件进行计算得到其抗力统计参数。计算结果可为建立输电塔概率极限状态设计方法提供参考。为方便分析输电线路杆塔构件可靠度,本文通过计算得到荷载效应统计参数,考虑材料性能不定性、几何参数不定性和计算模式不定性,针对输电塔常用的Q235、Q345和Q390钢材,对4种典型受力构件进行计算得到其抗力统计参数。计算结果可为建立输电塔概率极限状态设计方法提供参考。