微地形区OPGW地线不均匀覆冰计算模型改进方法

目前对均匀覆冰下架空线等值覆冰厚度计算模型的研究较多,但缺少对大截面、大单位长度重量的地线复合光缆(optical pilot ground wire,OPGW)地线覆冰的研究,特别是在微地形下等值冰厚计算模型的适用性。选取大档距大高差工况,通过有限元软件建立3种典型地形(山坡、山顶、垭口)下的3塔两档OPGW地线模型,结合考虑绝缘子串偏斜角的等值冰厚模型,对传统输电线路等值覆冰厚度模型进行误差分析,结果发现等值冰厚较小时大档薄覆冰情况下的传统冰厚计算误差较大。但随着平均等值冰厚增大,冰厚计算误差显著减小。利用以上分析结果和平均等值冰厚与绝缘子串轴向拉力与倾角的函数关系,提出一种冰厚误差优化计算方法,改进后的冰厚相对误差能控制在10%以内。

750kV输电导线不均匀覆冰弧垂变化与脱冰跳跃研究

采用有限元方法分析了750 kV超高压输电线路不均匀覆冰状态下导线的弧垂变化规律和脱冰跳跃响应规律。建立了“绝缘子串-六分裂导线”模型,对比分析了均匀覆冰、三段覆冰、线性覆冰和高处覆冰等工况下导线弧垂变化形态及其脱冰动力响应,分析了高处覆冰工况下档数、档距、高差、覆冰厚度、脱冰率等因素对导线的形态变化及其脱冰跳跃高度的影响。结果表明,导线的变形和脱冰跳跃高度随着档数、档距、覆冰厚度的增大而增大;中间档高差增大时,导线沿水平方向的偏移增大,而脱冰跳跃高度表现出减小的趋势;在均匀覆冰下中间档档距为1000 m时,导线脱冰跳跃高度出现峰值,为25.627 m。

不均匀覆冰输电塔线体系力学特性

针对目前我国基于有限元法的不均匀覆冰输电塔线体系力学特性研究的不足,以输电线路耐张区间的山顶杆塔为主要研究对象,考虑杆塔两侧导地线不均匀覆冰工况,对短档距侧重覆冰、长档距侧重覆冰以及档距中央重覆冰3类不均匀覆冰状态的33种具体运行工况下输电塔线体系用有限元法定量研究了不均匀覆冰的力学特性。结果表明:不均匀覆冰状态下,3层横担鼓型铁塔横担应力随基本覆冰厚度的增加呈现指数增长趋势,由于横担设计结构的差异,致使中、下横担轴向应力增长趋势较上横担平缓,而弯曲应力却增长剧烈;3类不均匀覆冰状态下,杆塔塔身应力随覆冰厚度增加量d的变化,呈现不同的变化趋势,短档距侧重覆冰时,塔身应力先减小后增大,而长档距侧重覆冰和档距中央重覆冰时,塔身应力基本呈指数增长,说明不均匀覆冰状态下塔线体系应力值同时受到档距参数的影响。

不均匀覆冰工况下直线塔失效预警技术

以某实际500 kV直线塔为例,基于覆冰监测终端的绝缘子串拉力测量系统对杆塔安全状况进行评估。本文提出了一种考虑两侧档距耦合作用的不均匀覆冰绝缘子串拉力计算方法,得到了多种覆冰工况下的绝缘子串拉力和倾角。通过有限元仿真进行验证,该方法误差不超过1. 98%。建立了直线塔的有限元模型,分析了不同重力载荷和沿线路方向不平衡力组合下的临界失效情况,制定了分级临界失效曲线。分析了不均匀覆冰下该直线塔临界失效的冰厚范围。本文结合工程实际,对覆冰区直线塔失效预警研究具有一定指导作用。

500kV桂山线不均匀覆冰下的导地线线间距分析

论述了输电线路不均匀覆冰下不平衡张力计算原理,对500 kV桂山线不均匀覆冰下的导地线线间距采用理论计算与实际情况对比分析,验证了不均匀覆冰下的导地线线间距计算方法准确可用,并对改善导地线间距提出了建议。

不均匀覆冰下的架空地线覆冰在线监测力学计算模型改进

针对目前不均匀覆冰下直线塔地线等值覆冰厚度计算模型研究的不足,对南方地区线路等值覆冰厚度计算模型进行改进,提出一种考虑悬垂串偏斜的直线塔地线等值覆冰厚度计算模型。通过有限元仿真研究大高差大档差、大高差、大档差、非大高差非大档差4种工况下不均匀覆冰对悬垂串偏斜的影响。为了验证改进后直线塔地线等值覆冰厚度计算模型的适用性,以平均等效覆冰厚度为理论值对比模型改进前后等值冰厚计算结果的误差。结果表明:平均等效覆冰厚度小于10 mm时,在4种工况下南方地区线路等值覆冰厚度计算模型在地线上均有较好的适用性;平均等效覆冰厚度大于10 mm时,在4种工况下南方地区线路等值覆冰厚度计算模型等值冰厚计算结果相对误差分别为47.14%、50.70%、73.33%、99.41%,考虑悬垂串的偏斜角后的改进模型等值冰厚计算结果相对误差分别减小至6.42%、6.13%、9.27%、13.39%,改进后的直线塔地线等值覆冰厚度计算模型能够大大减小等值冰厚计算结果误差。

不均匀覆冰对110kV杆塔的受力影响分析

高压输电线路不均匀覆冰是导致倒塔、断线等事故的重要原因。为此,以韶关地区110 kV输电线路为对象,提出了建立输电塔线体系的有限元模型进行力学特性研究的方法。首先对长档距侧重覆冰和短档距侧重覆冰2种不均匀状态,共模拟了24种仿真工况以探究杆塔对外界荷载的响应;继而分析发生不均匀覆冰时,杆塔两侧的导线张力以及轴向应力等变化;最后研究杆塔形变向重覆冰侧偏移、与导线连接处的横担点位移最大以及杆塔的薄弱部位增多诸情况的原因。仿真结果验证了该方法的有效性与实用性。

单档不均匀覆冰下架空线路不平衡张力及形变特性研究

基于简支梁理论与"等线长法",研究了单档不均匀覆冰下导线不平衡张力及相对形变随档距、覆冰长度、覆冰厚度、档数、高差、串长及电压等级的变化规律。结果表明,导线的最大相对形变值并非出现在整档覆冰情况,而是随档内覆冰长度的增加,存在极大值,当覆冰厚度较大时更为明显。对比不同档距、冰厚下各电压等级线路脱冰跳跃过程中导地线静态、动态接近距离和地线单档非均匀覆冰下导地线静态接近距离,单档非均匀覆冰间隙将先达到闪络条件,在220 kV及以下线路中尤为明显,因此,该文研究能弥补现行规程规范的不足,指导单档不均匀覆冰下杆塔塔头和荷载的设计,以保障电力系统的安全运行。

500kV二普三线不均匀覆冰的影响及对策

通过对一起 5 0 0kV线路重冰区段导线弧垂增大后对地面放电及导线翻转、打绞的原因分析 ,指出原因是因微地形、微气象区的线路档距、高差太大引起同一档内导线不均匀覆冰后弧垂非线性增大对地面放电及子导线间不均匀覆冰后导线翻转、打绞。建议 5 0 0kV重冰区线路在设计过程中 ,在地形、地貌受限制地区应尽量避免大档距、大高差 ,避开迎风面 ;如档距、高差确实无法降低时 ,除按《重冰区架空送电线路设计技术规定》(试行 )的项目进行杆塔、导线等的强度进行校核验算外 ,还应验算档内不均匀覆冰后可能引起的导线翻转、打绞、对地距离变化等情况 ,在高差较大处导线对地距离的安全裕度应尽量考虑大一点 。

特高压直流金具不均匀覆冰受损隐患分析与研究

架空输电线路的不均匀覆冰会使导线产生不平衡张力,严重时可导致金具屈服、塔头破坏、杆塔倒塔。针对发现的一起±800kV祁韶直流3452号耐张塔右极小号导线侧LT4联板屈服及屏蔽环断裂隐患,根据输电线路运维经验,从气象因素、地理环境因素、施工工艺及联板结构等方面对该隐患进行分析得出,导线不均匀覆冰、导线悬挂点高差过大、导线放线张力过大、LT4联板受力不平衡等是导致该联板屈服变形及屏蔽环断裂的主要影响因素,该研究结果对超特高压输电线路的设计、运行维护及线路技改工程具有参考价值。

杆塔不均匀覆冰事故分析

摘要：通过对220kV线路重冰区段导线弧垂增大后对地面放电及悬垂线夹滑动静态模拟计算。指出原因是处于微气象区的N2号塔两侧档距相差较大，在档内导线不均匀覆冰及悬垂线夹滑动后引起弧垂增大对地面放电。建议线路在设计过程中，应注意微气象对覆冰增大的影响，合理确定设计冰厚；在周边地形允许下，重覆冰线路设计定位时候应适当缩短档距和耐张段长度，并使档距较为均匀。在发生事故修复比较困难等处的杆塔应留有裕度。

不均匀覆(脱)冰下的不平衡张力及垂直间距计算

耐张段连续档内覆冰率不同或不同期脱冰时,直线杆塔两侧会产生张力差,导致连续性倒塔。通过定性图解法及MATLAB数值迭代法,理论模拟和实例分析了覆冰档位置、覆冰率、地形、导线属性等影响不平衡张力程度。Hydro-Quebec抑制器仿真分析了同档内导线不均匀脱冰下危及线路垂直间距的跳跃高度。线路抗冰设计和除冰工作人员需综合考虑影响不平衡张力各种因素和重视垂直间距的验算。

超/特高压交流同塔多回输电线路覆冰不平衡张力分析

根据超/特高压交流同塔多回输电线路的导地线型号及绝缘子串参数建立线-串有限元模型,分析了不均匀覆冰随耐张段档数的变化规律,不同挂点高差模式对不均匀覆冰不平衡张力的影响,给出了不均匀覆冰不平张力的分析计算方法。对超/特高压交流同塔多回输电线路导地线挂点不均匀覆冰不平衡张力随覆冰率的变化规律进行分析,给出了定量的计算结果。在此基础上,建立塔-线-串耦合的三维有限元模型,考虑铁塔变形对不均匀覆冰不平衡张力的影响,将计算结果与线-串有限元计算结果进行对比分析。根据有限元分析给出超/特高压交流同塔多回直线塔,导、地线不均匀覆冰不平衡张力百分比取值,一般情况下导线取为10%、地线取为20%,如果从经济性考虑,对同塔不同电压等级可以取不同的不平衡张力百分比,1 000 kV导线取7%,500 kV导线取10%,地线取20%。

输电塔-线体系覆冰作用非线性分析

在重冰区,高柔大跨越输电塔-线体系在覆冰、风载等作用下具有强烈的耦合特性和非线性特征。推导了绝缘子、索以及边界条件的刚度表达式,以向家坝-上海±800 kV特高压直流输电线路为例,建立了输电塔、导线、绝缘子以及边界条件的简化数值分析模型。对大跨越输电塔-线体系进行了7种工况下的静力非线性分析。分析表明,在导线均匀覆冰及风荷载作用下,铁塔构件的P-Δ效应较小;在不均匀覆冰工况下,导线不平衡荷载对铁塔产生扭转效应,铁塔受压支座节点和最大悬臂处单元的轴向压力和弯矩具有较明显的P-Δ效应,应考虑荷载非线性的不利影响。

220kV直线塔覆冰破坏模式及极限承载力分析

为研究我国南方电网2008年初大规模直线塔在不平衡张力下的倒塌、损毁过程及更好加固、增强双回路鼓形塔抗冰设计,借助TTA与ANSYS软件,分析了220 kV双回路鼓形塔在不均匀覆冰工况下的受力情况,确定了鼓形塔的受力薄弱区、破坏模式及极限承载力。

输电塔覆冰纵向破坏模式的ANSYS数值模拟

2008年1~2月期间,我国南方13个省份先后出现50年一遇的历史罕见的低温、持续雨雪冰冻天气,给输、变电设施带来大面积覆冰,造成电网大范围倒塔。其95%的原因是不均匀覆冰条件下产生的纵向不平衡张力导致的输电塔倒塌。论文以华沙I线500k V事故段43#酒杯塔为建模实例,利用大型通用有限元分析软件,分别分析了输电塔的不均匀覆冰导致的最大纵向弯矩、不同期脱冰导致的最大纵向扭矩、覆冰过载导致的断线工况下的屈曲稳定或强度破坏特性,为该类型输电塔在抗冰设计、加固增强、改造重建提供了依据。

基于正交设计的输电线路覆冰不平衡张力影响因素的研究及应用

为研究多因素作用下的输电线路覆冰不平衡张力,利用正交设计法开展了档距、高差、导线安全系数以及绝缘子串长对导线不平衡张力影响的研究。正交实验结果趋势图表明,最大不平衡张力与串长呈负相关关系,与高差、档距、导线安全系数呈正相关关系;极差分析表明,档距对不平衡张力影响的程度最大,其次是高差、导线安全系数,绝缘子串长的影响最弱。最后以实际工程为例,将正交设计法得出的规律用于覆冰线路的优化设计,经优化,线路最大不平衡张力百分数由原来的27.07%降为23.80%,表明本文得出的规律具有工程使用价值。

超高压输电塔在覆冰断线作用下的动力响应

以某500 kV典型输电线路的塔-线体系为模型,借助非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,在不考虑导线与地面碰撞接触的情况下,模拟不均匀覆冰工况下,四分裂子导线同时断裂、相继断裂两种工况下,断线冲击荷载对输电塔的动力效应。分析结果显示,塔头上的应力和位移动力效应明显,采用拟静力法计算断线冲击荷载是偏于不安全的。

输电线路覆冰不等时瓷瓶串偏移的验算

架空输电线路各档外加负荷(冰 风)不等时,直线杆塔上将受沿线路方向的、较大的不平衡张力,此项张力大于仅因档距不等和高差引起的不平衡张力。特别是在覆冰严重的山区线路上,由于地形和气候条件所造成的影响,各档覆冰及脱冰不一是常见的,这种情况常会影响线路的正常安全运行。 耐张段内各档覆冰不一,将使直线杆塔的悬式瓷瓶串受到不平衡张力而向线路方向偏斜。瓷瓶串偏斜后,导线与横担之距离减小,严重时将使导线对横担闪络造成事故。 山区线路的个别直线杆塔,因地形的关系可能具有较小的垂直档距,或两侧的档距都很大,此种杆塔在导线不均匀覆冰时,瓷瓶串的偏移较大,更易造成事故。

中冰区输电线路悬垂塔地线不平衡张力取值研究

采用“等线长法”计算中冰区悬垂塔地线在不均匀覆冰下不同档数、档距、高差、档距差、串长和应力情况下的不平衡张力,并结合具体工程实例,分析现有规程规范的局限性。结果表明:对于地形条件较差的山区线路,不均匀覆冰下中冰区地线不平衡张力比较容易超规程限值,且不平衡张力受中间档档距差或高差的影响较小,受档距或连续变化档距差的影响较大;为减小输电线路纵向不平衡张力,应缩短耐张段长度或减少档数,缩小使用档距,增加悬垂串长或电线应力,均匀分布档距;由于提高地线纵向不平衡张力百分数对塔重和工程造价的影响较小,建议15 mm中冰区悬垂塔地线不均匀覆冰下不平衡张力提高至40%,20 mm中冰区提高至45%。