110kV双回路新型复合横担输电塔受力性能研究

为研究110kV带二分拉杆的FRP复合横担双回路输电塔受力性能,采用有限元软件ANSYS建立复合横担塔分析模型,了解不同工况下输电塔的受力状态,对整塔位移和杆件轴力进行分析,得到各种荷载组合情况下的塔体受力情况,并与角钢塔对比。结果表明:复合横担塔以90°大风工况为控制工况;各工况作用下,钢构件的最大应力约为300MPa,位于塔腿主材处,复合材的最大应力约141MPa,位于复合材料拉杆处,塔体应力在安全裕度内,满足强度要求。

山区220kV新型错层横担直线塔防雷性能研究

针对山区地形坡度影响输电线路杆塔防雷性能的问题,为降低山区输电线路的雷击跳闸率,设计了一种220 kV新型错层横担直线塔。分析了错层横担直线塔在不同坡度条件下的防雷性能,确定了错层横担杆塔在山区地形的可行性,建立了新型错层结构杆塔的多波阻抗模型及其接地体等效电路模型。基于PSCAD软件搭建了错层横担杆塔的整体模型,仿真计算出了杆塔的反击跳闸率;建立了适用于新型错层杆塔求解绕击跳闸率的电气几何模型,并推导了求解的计算公式;分析比较了错层横担杆塔在几种坡度条件下的雷击跳闸率的数据结果。通过常规杆塔和错层杆塔的雷击跳闸率对比发现,错层横担结构有效地提高了杆塔的耐雷水平。研究结论可为山区错层横担杆塔输电线路防雷设计、防雷改造以及线路运行和维护提供参考。

10kV线路防雷击及污闪的绝缘塔头和横担

为了提高绝缘水平,增大放电路径,有效防止雷击跳闸及污闪事故,解决10 kV配电线路易发生雷击闪络或雷击断线、污闪及其他原因闪络的问题,试验研究了配电线路防雷击、污闪的绝缘塔头和横担,并对针式绝缘子与绝缘横担的组合绝缘体进行了相关的电气和机械性能试验。试验结果表明,采用绝缘横担与绝缘子组合,可显著提高雷电闪络电压和污闪电压及配电网的安全运行水平和供电可靠性,简化配电线路带电作业程序。

输电线路杆塔横担及斜材等效模型研究

为了对雷击杆塔时的波过程进行分析,在已有杆塔主体等效模型基础上,研究了杆塔横担及斜材的等效模型。运用平行多导体等效阻抗的相关理论方法对杆塔横担的等效模型进行分析,通过在杆塔主体等效阻抗模型基础上乘以斜材修正系数的方法对杆塔斜材的等效模型进行分析,斜材修正系数包含的电容及电感修正系数分别通过分析斜材引起的电场能量及磁场能量变化来计算得到。计算结果表明,电容及电感修正系数分别为0.9895及0.8360,同时推导出斜材修正系数为0.8272。按照得到的杆塔横担及斜材等效阻抗模型计算方法,对500kVSZC3型杆塔模块化划分,建立了其雷击波过程分析研究时的等效阻抗模型。

750 kV酒杯型复合横担杆塔电场仿真计算及电晕试验

750 kV酒杯型复合横担杆塔的横担部分同时承受电气和机械荷载,其运行电压等级高,绝缘结构复杂,电位、电场分布不均匀,影响线路长期稳定运行。以750 kV酒杯型复合横担杆塔为研究对象,应用三维有限元分析方法,建立了750 kV酒杯型复合横担杆塔的三维仿真模型,计算了各相复合横担在不同方案下的电位、电场分布,设计了各相复合横担的均压屏蔽装置,优化了均压屏蔽装置的结构参数。电场计算结果表明优化后的均压屏蔽装置能使复合横担各关键位置电场强度满足控制要求,真型塔头电晕试验结果表明复合横担绝缘子及金具在1.2倍试验电压下未发现可见电晕放电,可应用于实际工程。

长横担输电塔风致薄弱部位及加强措施

以沿海地区某220kV长横担角钢输电塔为原型,通过气弹模型风洞试验考察结构的气动失稳趋势及薄弱部位,结合数值分析研究抗风加强措施.塔头部位由于不利的气固耦合效应,在高风速下出现了较明显的弯扭耦合振动现象;塔身下部长斜材在风振激励下,产生局部振动,面外位移增大,易引发构件的压弯破坏.分别采取增强塔头斜材和增设横隔面等措施对原结构进行抗风加强设计.后续试验结果和理论计算均表明:加强横担之间的斜材对减小塔头扭转振动的效果明显;在长斜材节段处增设横隔面可以抑制局部振型的提前出现,有效地降低斜材的压弯应力,从而提高整塔的极限承载能力.

特高压直流杆塔新型复合横担布置研究

借鉴以往复合横担杆塔的设计经验,从绝缘配置、电磁环境、空气间隙、电位分布计算和纵向不平衡张力等方面对特高压直流线路杆塔的复合横担布置方式进行研究,通过对杆塔钢材、基础指标、绝缘子串费用以及线路走廊费用进行综合经济比较,选择出合理的复合横担布置方案,为特高压直流线路复合横担塔设计提供借鉴和参考.

高分辨率SAR图像中特高压铁塔覆冰特性分析

利用高分辨率合成孔径雷达(SAR)卫星监测覆冰铁塔的安全状态对特高压线路的安全运行具有重要意义。为此进行了特高压铁塔模拟横担覆冰实验,利用环境气候实验室制作了覆冰厚度分别为10cm和4cm的实验横担。基于1m分辨率的SAR卫星影像研究了不同厚度覆冰与未覆冰情况下的铁塔横担雷达反射特征与参数变化,结果显示覆冰横担在雷达(VV)极化模式下后向散射特性未见明显削弱,可以利用高分辨率SAR卫星监测覆冰条件下特高压铁塔的安全状态。

全方位角度风作用下铁塔风荷载分配系数特性研究

准确确定铁塔风荷载是输电铁塔设计的关键一环,全方位角度风荷载分配系数的选取是否合理将直接影响到铁塔的设计指标。在对规范中塔身、横担风荷载的计算原理进行梳理和分析的基础上,通过对IEC 60826和BS 50341规范中关于塔身和横担风荷载的剖析,推导了线路前后侧塔身和横担360°风吹时角度风荷载分配系数计算公式,给出了不同正侧面投影面积比值时的角度风荷载分配系数,分析了分配系数的特点。通过对比研究揭示了塔身和横担角度风荷载分配系数的特点,研究结果可作为输电杆塔抗风设计的一种参考。

双向荷载作用下FRP复合材料横担体系受力性能试验研究

为了解FRP复合材料横担在双向挂线荷载作用下的力学性能,本文对其进行了模拟双向荷载作用下的足尺试验研究,观察了复合横担试验现象,分析了复合横担整体受力与位移关系曲线,并对横担梁和拉索的FRP复合材料及钢套管的应变分布规律进行了深入分析。研究结果表明:复合横担体系在设计荷载作用下整体变形明显,横担梁中部截面外鼓变形明显,拉索侧向位移较大;复合材料层间发生轻微撕裂现象,复合材料与钢套管之间连接可靠,未发生粘结滑移破坏;荷载与位移之间基本呈线性变化,曲线没有出现明显的突变或拐点,复合横担基本处于弹性工作状态,表现出较好的受力性能;横担梁复合材料应变大于其钢套管应变,横担梁中部截面应变最大;拉索复合材料应变随荷载的增大而迅速增大,且远大于其钢套管的应变;拉索受力大于横担梁,需对拉索采取一定的增强措施,以保证横担体系的整体受力要求。复合横担试验荷载达到了工程设计要求。

覆冰导线静张力对输电塔横担的作用特征

为了研究输电塔横担在覆冰导线作用下的受力变形特征,以在冰灾发生时横担严重破坏的某转角耐张塔为对象,按照模型相似理论制作大比例节段模型,进行模拟导线重覆冰状态下的静力加载试验.考虑连接偏心、节点板厚度和螺栓长度等因素对构件传力路径的影响,建立中横担精细化有限元模型,对试验全程进行模拟并与试验对比.在此基础上通过非线性屈曲计算,获得覆冰导线静张力作用下横担的失效模式及薄弱位置.研究表明:横担主材两端螺栓分别连接在角钢的水平肢和竖直肢上会造成构件各个截面应力状态相差很大并使受压构件在局部位置产生受拉区域.对于斜材,连接偏心引起的弯矩和二阶效应不可忽略,且受压斜材是横担的薄弱环节,斜材稳定承载力的不足会导致横担的整体失效.

同塔四回750 kV六层横担输电线路电晕损失研究

开展同塔四回750 kV 6层横担输电线路电晕损失的研究有利于同塔四回线路的电晕损失评估以及工程应用。为此,利用有限元分析软件计算了750kV同塔四回6层横担输电线路各相导线的最大表面有效场强,得到导线表面最大有效场强在14.33～15.70 kV/cm之间。根据不同海拔点淋雨及风沙天气下6×JL1/G1A–500/45/s400导线的电晕笼电晕损失数据,通过指数与线性联合修正形式将其修正到线路的计算海拔上。由电晕损失等效方法计算得到了电晕笼到实际线路的修正系数。对实际输电线路晴天、雨、雪、雾、风沙天气条件下的电晕损失功率进行分析,利用全年各种天气年小时数来对全线进行电晕损失估算分析,计算得到750 kV同塔四回6层横担线路的平均电晕损失功率为79.97 kW/km,最大电晕损失功率为400.96 kW/km,全年电晕损失能量为14.01×10~6 kW·h。

复合横担杆塔不平衡张力调节装置及其设计方法研究

针对复合横担杆塔易承受较大不平衡张力的问题,设计了一种杆塔不平衡张力自动调节装置,结合装置特点构建了不平衡张力计算方程组,提出了迭代求解方法,分析了装置结构参数对不平衡张力调节效果的影响规律。研究表明不平衡张力调节装置可有效降低在断线或不均匀覆冰工况下挂点处的最大不平衡张力。

鸭嘴形横担上平面布材形式研究

利用ANSYS软件分析了输电铁塔鸭嘴形横担上平面的两种布材形式分别对其整体稳定极限承载力的影响。研究结果表明,当横担仅承受竖向荷载时,采用抽空端部节间斜材的形式优于抽空根部斜材的形式;当横担同时承受水平和竖向荷载时,横担上平面交叉斜材内力较大,应采用满布交叉斜材的结构形式。

钢管-角钢组合输电塔杆件体型系数及背风面风荷载折减系数的风洞试验研究

对钢管-角钢组合输电塔一类的风敏感结构,其各杆件的体型系数及折减系数是该结构抗风设计中重要的风荷载参数.以500 kV和110 kV输电塔为工程背景,首先设计缩尺比分别为1∶8.5的塔身和1∶2.5横担刚性节段模型,然后在3个不同均匀来流风速及不同风向角下进行同步测压风洞试验,得到角钢及钢管杆件的体型系数与背风面风荷载折减系数的变化规律.并以此归纳了塔身和横担各杆件的体型系数分布及不同风向角下节段模型整体体型系数,最后将试验确定的结果与国内外相关规范值进行比较.结果表明:来流风速对塔身和横担中的角钢体型系数几乎无影响.在0°风向角下,塔身角钢体型系数沿塔身节段呈上小下大的变化趋势.塔身杆件中的角钢折减系数与日本规范较吻合.在不同雷诺数下的塔身(3.10×104~4.34×104)或横担(5.57×104~8.00×104)节段模型折减系数的差值很小.塔身和横担节段模型阻力系数与日本规范较吻合,中国规范取值分别偏小7.2%和4.5%.

500 kV同塔双回复合横担杆塔研究

本文针对500 kV双回复合横担杆塔技术方案开展深入研究。对实际尺寸的复合横担绝缘子开展人工污秽工频电压试验,确定复合横担最小结构高度及爬距。根据连续档不平衡张力及断线张力计算结果,确定合适的悬垂金具串长度。结合复合横担的受力特点,确定“拉压双杆”的复合横担结构型式。采用有限元分析软件对各工况下复合材料横担杆件的轴力进行分析,并提出新型节点型式。根据与500 kV常规角钢铁塔的技术经济比较,500 kV双回复合横担杆塔在本体投资与走廊费用上均有经济优势,具有良好的应用前景。

复合横担在1000kV特高压交流输电双回路铁塔中的应用探讨

主要对复合横担应用于特高压交流输电线路的意义及可行性作了分析论证。从复合横担材料及结构的电气性能、电磁环境影响、复合材料构件受压承载性能等方面出发,分析论证了复合横担应用于特高压交流输电线路的主要制约因素,并结合工程实际情况,提出了推荐复合横担杆塔的设计方案并分析其经济效益。

输电塔扭转响应和扭转等效风荷载的计算方法

针对输电塔的扭转效应,提出顺线路方向扭转响应和扭转等效风荷载的理论计算方法,分析扭转模态和相干函数对扭转响应的影响,进行气弹模型风洞试验以验证计算结果的准确性,给出同时考虑扭转与平动的风振系数计算公式.结果表明:所提出顺线路方向扭转响应计算方法与风洞试验结果非常接近,计算方法的准确性得以验证;扭转响应计算中应同时考虑水平向与竖直向的相干函数;顺横担方向来流时的扭转响应理论计算结果小于风洞试验值,原因是此时杆件间的遮挡效应产生特征湍流;塔身的扭转放大系数可忽略,横担的扭转放大系数不可忽略,最大值为1.1.

新型复合横担在1000 kV特高压输电铁塔的应用

受城乡规划及线路走廊制约,目前输电线路路径选择日益困难。利用复合材料的绝缘性能,采用复合材料横担取代传统的型钢横担,不但能够减小线路走廊宽度、降低走廊清理难度,同时还能降低塔高、节约塔材,从而取得良好的社会效益和经济效益。结合复合横担在1 000 k V特高压线路工程中的应用研究,在复合横担的电气方案、结构方案、经济性分析等诸多方面进行了初步的分析研究,给出了复合横担塔头布置方案、横担长度、横担夹角等研究结论。在走廊拆迁量较大的区域,通过比较,使用复合横担铁塔具有更明显的经济效益。

工频电压对输电线路耐雷水平的影响分析

以规程法为基础,推导了计及工频电压的输电线路耐雷水平的计算公式,并结合实际工程计算和分析了各电压等级工频电压对线路耐雷水平的影响.