输电塔线耦合体系的风振疲劳时域分析

风荷载作用下的输电塔线结构属于非线性耦合振动体系,自然风的脉动分量使体系中的构件处于交替受力状态,从而可能导致构件的疲劳破坏.文中以某直流线路的一段塔线体系为例,提出了输电塔线体系的风振疲劳时域分析方法;采用AR模型产生了随机风场,对输电塔线耦合体系进行了非线性风振时程分析;建立了考虑风向和风速分布等因素影响的疲劳累积损伤计算公式;确定了输电塔结构中疲劳损伤的关键部位,针对关键部位进行了应力分析,并采用线性累积损伤理论对构件的风振疲劳寿命进行了评估.结果表明,文中提出的时域分析方法可有效估算输电塔结构在风振作用下的剩余寿命.

输电铁塔及塔线耦合体系动态特性研究

为研究输电铁塔及塔线体系的动态特性,运用ANSYS建立1D2-SZ2型铁塔单塔和"两塔三线"模型.采用有限元法对导线进行找形分析,研究了单塔和塔线体系的固有模态.结果表明,有限元计算的导线弧垂和应力值结果与理论值基本一致,有限元法能够准确地进行导线找形;单塔和塔线体系具有振型多样性的特点,单塔局部振型集中在塔身及横断面附近,应注意结构补强设计;塔线体系在低阶模态为导地线振型,较好验证了导线刚度小于铁塔刚度,为进一步研究塔线体系下风荷载,地震等动态特性具有指导意义.

特高压钢管塔及塔线耦合体系动态性能研究

为分析典型特高压钢管塔及塔线耦合体系的动态特性,利用ANSYS软件建立特高压钢管塔“四塔五档线”模型,采用有限元方法对导地线进行静力学平衡计算,研究了塔线耦合体系的固有模态及振型,结果表明:有限元计算的导地线弧垂值与理论计算值之间的相对误差均小于5%,符合工程容许范围;塔线耦合体系具有振型多样性特点,其基频率数值一般较小且模态振型较密集,前500多阶模态振型基本上都集中在导地线上,而以输电杆塔为主的模态振型则出现的较晚,进一步验证了导地线刚度小于铁塔构件刚度。

输电塔线体系断线动力响应及杆塔破坏模拟研究

利用ABAQUS软件建立500kV典型输电线路段塔线耦合体系的精细有限元模型,数值模拟覆冰塔线耦合体系断线后的动态响应和杆塔破坏过程。对杆塔引入等效塑性应变破坏准则,当单元的最大等效塑性应变达到许用值时,删除单元以模拟杆塔的破坏。数值模拟结果与按我国电力设计规程以及IEC设计规程的计算结果比较表明:地线断线时用塔线模型和规程计算得到的杆塔应力的差别较导线断线时大,地线和导线断线时杆塔的最大应力均大于两种规程的计算值;杆塔上与地线连接的角担是断线时的薄弱区域。现行电力设计规程中采用静力分析方法对断线产生的冲击动力作用的估计不足。

500kV四回路输电塔气弹模型风洞试验研究

针对标高82.7 m的500 kV四回路常规直线塔风荷载设计是关键的问题,提出采用离散刚度法制作输电塔气动弹性模型,为此,对不同风速下的风洞试验及其直线塔风致响应特性进行了试验和研究。研究结果表明:输电塔的加速度响应和动位移响应随风速、高度增大呈单调增大趋势;横风向加速度响应和顺风向加速度响应比较接近,可见输电塔在风荷载作用下,横向风振效应不能忽略,这对复核设计风荷载取值非常重要。

输电线路在冰风荷载作用下的可靠性研究

输电塔作为电力传送的主要载具,风及覆冰荷载影响着其正常运行,严重时可至其倒塌,因此,输电线路在冰风荷载作用下的可靠性研究是电力领域的重点研究问题.文中以220 kV猫头型角钢塔作为基础,应用ANSYS有限元软件和MATLAB数值分析软件,探究了输电线路在冰风荷载作用下的动力响应与可靠度问题,研究发现:输电塔-线耦合体系在冰风荷载作用下,输电塔风振响应的最大位移发生在输电塔最高处,导地线响应的最大位移发生在弧垂最低点处,且最大位移随着风速、覆冰厚度的增大而变大;风速的改变对结构的可靠指标影响较大,可靠指标随风速的增加急剧减小;覆冰厚度对结构的可靠指标影响较小,可靠指标随覆冰厚度的增大而缓慢减小.

山地赋存环境500kV输电塔力学响应分析

大跨度高压输电线路不可避免地穿越气候多变且地质环境复杂的高山大岭,传统的巡线模式不能及时反馈信息而降低线路灾情的评估精度和重建进度,结合输电线路实时运行状态的承载能力评估是电网安全运行的技术保证。以500 k V张恩输电塔线的144号杆塔为研究对象,采用梁单元、悬链线索单元模拟输电塔、导线和绝缘子,建立塔线耦合体系的空间有限元模型。以地质灾害引起的基础沉降及风荷载为影响因子,分析塔腿沉降与风荷载组合的塔线体系力学响应和安全评价,其结果表明塔腿单一塔腿沉降对结构应力、变形的影响较小,多塔腿沉降导致杆塔材料出现局部屈服,且组合风荷载后增大了杆塔的破坏几率,结构安全性降低。因此,塔线体系的力学响应分析可作为精确评估输电线路承载能力的重要手段,为山地环境中的输电线路健康状态评估提供了重要的科学依据。

500kV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。