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。

台风环境下配网用玄武岩纤维复合横担结构选型及力学特性仿真研究

首先,根据区域台风历史极限风速修正了横担应用的气象条件,从理论上分析了风吹导线、风吹横担以及断线工况下风荷载数值以及断线张力大小;然后,针对各地区情况设计了4种矩形截面的横担,并通过受力分析确定了芯棒的最优截面;最后,利用仿真软件分析了结构的应力、应变特性。在极限台风风速60 m/s条件下,推荐使用规格为34 mm×54 mm的复合横担芯棒截面。在风以极限风速吹扫导线工况下,最大弯曲应力产生于芯棒与中央金具上边缘相接处,数值为121.76 MPa;此时,芯棒截面最大剪切应力为40.502 MPa,位于芯体与中间金具相接的下边缘。以上结果满足芯体的弯曲以及剪切应力要求。若考虑平均台风风速24.7 m/s,则推荐复合横担芯棒截面尺寸采用28 mm×42.5 mm规格。该研究结果可为玄武岩纤维增强复合横担的结构优化以及应用提供参考。

同塔混压双回直流输电线路复合横担塔的防雷性能

复合材料横担杆塔在我国输电线路中逐渐得到应用,但有关其应用于超/特高压输电线路尤其是同塔多回工况的研究报道较少。针对超/特高压同塔多回输电线路架设高度普遍偏高,更易遭受雷害的运行现状,采用先导法作为绝缘子闪络判据,对比分析了不同横担结构的±800 kV/±500 kV同塔双回混压直流输电线路的反击和绕击耐雷性能。研究表明:复合横担塔反击和绕击跳闸率较传统杆塔分别低约21.4%和33.3%,这是因为复合横担塔的横担更短,杆塔呼高更低,可有效提高线路耐雷性能。使用复合横担塔代替传统杆塔,既可一定程度上缓解走廊紧张的问题,又能提高运行经济性。

全尺寸交流500 kV输电杆塔复合横担的雷电闪络特性

架空输电线路(OTL)一直以来都是电力传输的主要方式。随着输电电压和输电容量的迅速提高,输电杆塔的尺寸也随之增加,造成土地资源的大量占用。考虑到线路复合绝缘子的优异性能,复合横担有望成为这一问题的解决方案。在本文中,作者制备了一个安装有复合横担的全尺寸交流(AC)500 kV输电杆塔,并施加了不同极性的雷电过电压。借助高速相机记录了流注-先导放电的过程,确认了闪络的主要路径。通过测量闪络电压并根据空气密度和湿度对结果进行修正,证实了放电的极性效应。继而,根据杆塔结构和闪络特性计算了杆塔的耐雷水平。基于全尺寸试验的结果与分析,确认了复合横担的可行性,并提出了结构优化方案。

1000 kV特高压钢管塔横担布置的精细化分析

为了降低1000 kV特高压钢管塔横担发生破坏的概率,采用通用软件TTA和有限元软件ANSYS对横担内力进行精细化分析,提出了横担空前和空后两种布置方式,研究了两种方式下耐张塔和直线塔的横担内力变化,并分析了引起内力差异的原因。研究表明,横担上平面在空前和空后布置情况时的内力均小于封满情况时,横担下平面交叉材比封满情况下内力大,直线塔整体受力小于耐张塔;横担上平面交叉材空前或空后时,建议采用ANSYS有限元计算分析横担上平面空前或空后布置情况下的内力;横担上平面交叉材全封满时,通用程序TTA计算结果与ANSYS计算结果一致。

±800 kV白浙线长江大跨越塔组立关键技术分析

通过对单基高345 m、重4520 t的特高压输电线路长江大跨越塔组立进行全过程分析,探讨运用500 t履带吊及T2T1500特大型座地双平臂抱杆组立跨越塔的施工技术要点。针对大跨越钢管塔组立特点和塔型参数,结合组塔现场布置情况及起重设备吊装特性,辅以每一段起吊方式及起重机械安装拆卸的独立分析策划,得出首座交直流混压同塔架设长江大跨越塔组立全方位解决方案。工程实际证明:跨越塔组立方案与现场契合度高,对于今后同类型大跨越组塔施工具有指导意义。

输电铁塔单角钢结构杆件内力及稳定承载力分析

当前输电铁塔设计使用的杆系模型计算结果不够精确,不能准确反映杆件内力,使用更准确的计算模型并与试验结果作对比找到更合适的内力计算方法是必要的。通过对一个耐张试验塔的一个导线横担用ABAQUS实体单元模型进行试验加载模拟,将数值计算结果与试验结果进行对比,证明了数值模型计算结果的有效性。在此基础上,分析并阐述了螺栓连接的输电塔单角钢结构杆件内力的分布规律。现行真型塔试验杆件内力的测量方法不正确,不能正确反映杆件受力状态;铁塔单角钢斜材不是轴力构件,受压杆件是压弯构件,杆件弯矩包含一阶及二阶弯矩,不能忽略;双面连接的主材杆件按轴力杆计算是正确的。按《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》及其新版《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》,将分析对象横担的上、下平面的主要受压斜材分别用轴压构件和压弯构件的规范公式计算单角钢受压斜材的稳定应力,与实际应力进行了比较,论述了推荐方法的安全合理性。

输电杆塔风振系数计算方法优化研究

风振系数是输电杆塔结构设计中非常关键的参数,但是国内外设计规范的风振系数计算公式均比较复杂,研究基于惯性力法,对输电杆塔风振系数计算方法进行推导优化,并对影响参数进行了分析。研究结果简化了计算过程,计算结果准确,为输电杆塔风振系数的计算提供了一种更高效的新思路。

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。

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。

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。

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。

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。

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.

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。