特高压单柱拉线塔塔线体系风振响应时程分析

结构轻便、高柔度的特高压拉线塔能否满足抗风设计,是输电工程技术人员关心的热点问题。建立了特高压单柱拉线塔塔线体系的非线性有限元模型,采用线性滤波法模拟塔线体系的风荷载时程,通过Newmark法对拉线塔塔线体系的风振响应进行时程分析。分析结果表明:在90o大风工况下,主柱顺风向绕底端的刚体转动是引起主柱节点顺风向位移的主要因素;拉线塔产生了顺风向的刚体摆振和弯曲振动,并且产生了绕主柱轴线的扭转共振;由于拉线塔的扭振,挂线点以上的主柱发生了扭转变形,其斜材的轴力值较大;风振响应的顺风向节点位移、主材轴力最大值、斜材轴力最大值,均大于静态等效风荷载作用下的相应值。

特高压双柱悬索拉线塔塔线体系风洞试验研究

针对双柱悬索拉线塔线体系与自立式特高压输电塔线体系风振特性显著不同,为研究双柱悬索拉线塔塔线体系风振响应随风向角及风速变化,进行单塔、塔线体系气弹性模型风洞试验。结果表明,塔线体系风振响应随风向角变化规律基本与单塔试验相同,但变化幅度明显高于单塔。0°、45°、60°风向角为工程设计不利工况。

困难复杂地区输电防雷线塔数据机载LiDAR三维扫描获取

通过分析机载LiDAR的技术特点,论证该技术解决困难复杂地区输电防雷线塔数据采集技术难题的可行性。

玉华煤矿330kV高压线塔下采煤可行性分析

为实现玉华煤矿高压输电线路下三、四盘区的安全开采,分别提出全部开采方案和2个限厚开采方案,采用概率积分方法对各方案引起的地表移动变形进行了预计,以线塔地表倾斜、水平变形作为控制指标分析了方案的技术可行性。分析认为,输电线路保护煤柱范围内采取限厚开采方案可将线塔变形控制在允许限值以内,在采取一定的维护措施后均能保证输电线路的安全运行。

基于振动台试验的斜坡-基础-线塔地震响应研究

完成了斜坡基础线塔体系振动台试验,通过输入不同振幅的地震波,探讨了模型的动力响应规律。结果表明:斜坡的放大效应显著,放大系数随振幅的增加呈非线性变化;输电塔塔身上部较下部放大明显,随着振幅的增大放大系数呈减小的趋势,2、3号塔相对1号塔放大作用更大;坡顶桩身应变变化较大,呈现“中间大,两头小”的三角形分布。

关于风机到线塔的高低压电缆保护板方案的优化

按照合同及规范GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范要求》第5.3.2条强制性规定,风机到箱变、线塔的地埋式高低压电缆和光纤都需要保护,防止被破坏。初始设计为Mu10的红砖加上摊铺天然砂的方式进行保护,通过此方案的优化,找到一种简便、经济、高效的施工方式。

探析800kV特高压直流输电线路线塔施工

随着现代经济的不断发展和科学技术水平的不断提高，我国的电力事业也得到了快速的发展，同时对电网的建设也提出了新的要求。800kV特高压直流输电技术具有送电容量大，送电距离远，控制灵活和调度方便等很多的优点，是当前电网发展的关键技术。经过大量的分析，800kV特高压直流输电线路线塔的施工应用具有广阔的应用的前景。本文介绍了800kV特高压直流输电线路线塔的特点，主要分析线塔施工的难度和工程的应用。

凤凰山矿XV1309工作面地表线塔沉降倾斜观测

煤炭资源从地下采出后,会造成地表沉陷。凤凰山矿XV1309工作面地面有一条110k V线路和两条35k V线路。在工作面回采过程中会对该范围内的32根线塔造成影响,为了实时对线塔的倾斜情况进行掌握,以便及时采取措施保护线塔安全,特实施此项观测。

均匀覆冰时重冰区110 kV直线塔关键构件的受力分析

高压输电线路覆冰导致倒塔、断线等事故严重影响电网的安全可靠运行,目前国内外对110 kV酒杯型直线塔在覆冰作用下的受力研究较少。以韶关重冰区110 kV输电线路为例,基于有限元分析建立了1:1比例的输电塔仿真模型,分析酒杯型直线塔在均匀覆冰时的力学规律。以30种风速和覆冰组合对酒杯型直线塔进行仿真,并根据节点位移和轴向应力大小分布得出杆塔的薄弱部位、节点位移与轴向应力随外界荷载的变化规律和杆塔失效判据曲线;最后,基于仿真结果和在线监测模型,提出了一种计算关键构件轴向应力和节点位移的方法。由仿真结果得到关键构件处节点位移和轴向应力的拟合式,并根据杆塔的失效判据将杆塔安全状态划分为安全、预警和危险来评估杆塔所受荷载程度;利用仿真结果、在线监测模型和在线监测数据能得出关键构件的轴向应力和节点位移。

颗粒阻尼器对输电塔线系统减震性能研究

对输电塔线系统进行缩尺模型振动台实验,从时域和频域的角度,对比了调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器对输电塔的减震效果。利用ABAQUS建立了颗粒阻尼器控制输电塔线系统的离散元-有限元高精度耦合数值模型,对比了实验和模拟结果,并对塔线系统的耗能情况及颗粒阻尼器内部颗粒运动碰撞情况进行分析。研究结果表明:在地震激励下,颗粒阻尼器的减震效果较调谐质量阻尼器有更好的鲁棒性;该文所建立的颗粒阻尼器控制输电塔线系统模型能够良好地反映试件的动力特性和地震响应;在颗粒阻尼器的控制下,塔线系统总能量降低24.12%。当颗粒之间的碰撞次数和颗粒与容器的碰撞次数满足一定比例关系时,颗粒阻尼器能实现更优的控制效果。

不同类风场雨滴冲击荷载对输变电塔线体系动力响应的影响研究

输变电塔体系遭受风雨耦合作用破坏时常将原因归于风荷载,忽略了雨荷载耦合激励的放大效应。针对某输电线路“一塔两线”体系模型,以数值方法模拟良态风雨场与湿下击暴流场的风雨时程荷载,分别对塔线体系进行动力响应分析,结果表明:降雨对输电塔线体系的响应,具有显著影响,随着雨强变大,塔线体系响应增大明显;在极值降雨条件下,湿下击暴流场塔顶位移增幅最大,在X向和Y向分别达到31.30%和33.93%;两种风雨场中塔顶位移及加速度功率谱密度均出现明显增幅,体系共振响应增强,塔身关键位置主材应力分别增大了11.64%、37.07%;在不同类风场中,强降雨时雨滴冲击对塔线体系产生的激励增大作用不可忽略。

基于BP-Adaboost算法的输电塔-线结构整体可靠性分析

针对传统结构可靠性分析方法的应用局限性和计算成本较大等不足,引入BP-Adaboost集成学习算法,提出一种准确高效、简单易行的输电塔线结构整体可靠性分析方法。首先,建立输电塔线结构有限元分析模型,分析结构的失效准则并推导相应的极限状态功能函数;然后,将BP-Adaboost集成学习算法与蒙特卡洛模拟方法相结合,建立高精度预测模型来替代分析过程复杂的有限元模型,提出基于BP-Adaboost模型的输电塔线结构整体可靠性分析方法;最后,通过数值算例对所提方法进行应用与验证,证明所提方法具有更高的精度和效率,并进一步将其应用于实际输电塔线结构工程,分析多失效模式下输电塔线结构的整体可靠性。

随机脉动风场作用下输电塔线体系的动力响应分析

输电杆塔及塔线体系(简称塔线体系)是整个电力系统中输电环节的核心部分,沿海地区的强风对塔线体系有着重要影响。为研究在随机脉动风场作用下塔线体系的动力响应特性,文中以广东某地区的1W2C9型鼓型自立式输电杆塔为研究对象,建立输电杆塔的单塔及一塔两线的塔线耦联有限元模型,结合Davenport风速谱与四阶自回归法模拟具有空间相关性的单塔9节点及塔线体系49节点的脉动风场,研究在此脉动风场下的单塔及塔线体系的动力响应,并探究不同风向角对其动力响应的影响。研究结果表明:单塔及塔线体系的动力响应最大值大于其拟静力响应;由于塔线耦联效应的存在,输电线会增加塔线体系的稳定性,降低其动力响应;90°是输电杆塔单塔及塔线体系动力响应的最不利风向角。

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及动力失稳分析

跨海输电塔线体系具有铁塔高、跨度大、风速大、恢复困难等特点,是岛屿电网的关键薄弱位置,尤其受台风等灾害天气影响严重,为进一步认识跨海输电塔线体系的风振响应特点和强风作用下的铁塔风致失稳特征,以温州洞头某线路典型跨海段(耐—直—直—耐)线路为研究对象,采用ABAQUS软件建立该跨海段两塔三线有限元分析模型。首先分析导线、裸塔及塔线体系的动力特性参数,然后开展不同风向角下的风振响应分析及位移风振系数计算,最后,采用增量动力分析方法(incrementaldynamicanalysis,IDA)模拟强风作用下考虑塔线耦合效应的铁塔非线性倒塌过程。研究表明:大跨越导线、地线对输电塔在不同风向角下的风振响应影响存在差异,0°风向角下,大跨越导线、地线增大体系的阻尼,降低风振响应;90°风向角下,大跨越导线、地线在横向风作用下产生较大面外位移,增大塔线体系的风振响应;强风作用下,输电塔斜材相较于主材更容易发生动力失稳,引起结构内力重分布,使得塔身中上部受力集中,最终导致输电塔发生渐进式倒塌。

±1100 kV特高压输电塔线体系风振响应分析

为研究角度风下长横担输电塔线体系动力响应,采用有限元时程方法分析准东—华东±1100 kV特高压输电线路单塔及塔线体系风振响应。首先,利用线性滤波法计算得到三维脉动风速场,并结合准定常理论得到单塔及输电塔线体系脉动风荷载。其次,建立单塔及输电塔线体系有限元模型,利用模态分析方法计算结构的动力特性,研究导地线及长横担结构对输电塔动力特性的影响。最后,利用有限元时程方法对单塔及塔线体系进行动力分析,研究了风向角、长横担结构及塔线耦合效应等因素对结构动力响应的影响。结果表明:长横担结构会导致扭转频率降低,扭转振型出现顺序前移;塔线耦合效应降低了塔架结构自振频率,提高了结构阻尼比;根据位移均值计算结果,最不利风向角为15°和75°;根据扭转角均方根计算结果,最不利风向角为0°;单塔顺风向响应主要受背景分量和1阶振型的影响,塔线体系还受到导地线低阶共振分量的影响,扭转角主要受扭转1阶振型影响。

考虑SSI的滑坡区输电塔线体系安全性分析

为探究边坡变形对输电塔线体系安全性的影响规律,以位于滑坡体上的某输电塔线体系为研究对象,采用有限元数值计算方法,考虑塔线耦合作用、土-结构相互作用(SSI)以及边坡变形程度与方向的影响,建立了输电塔线体系整体有限元模型,探究了塔线体系受力特性对边坡变形的响应规律,提出了可用于评估滑坡区输电线路安全性的2个参数,即铁塔塔腿支座位移以及塔腿根开变化值。结果表明:在典型边坡变形作用下,上部塔线体系的失效以第一横隔面以及导线悬挂点附近主材、交叉斜材等杆件的屈服为标志;边坡变形角度对塔线体系失效特征的影响不大,但对其抗边坡变形能力的影响显著;总体来看,塔线体系承受一定倾角边坡变形的能力远小于承受水平地表变形的能力,其中大部分情况下只能承受水平地表变形工况下塔腿支座变形的70%~80%,拉伸变形工况下只能承受水平地表变形工况下塔腿支座变形的60%左右。研究结果对滑坡区输电铁塔的安全防治有指导意义。

海岛输电塔线体系风振响应及易损性分析

以温州洞头海岛3572线新建的单回路猫头塔ZMG32-28.5及其所在塔线体系为研究对象,对输电塔的抗风性能评估展开研究。首先,采用ANSYS软件建立输电塔及其所在塔线体系的有限元模型,开展单塔和塔线体系的动力特性理论分析。随后根据台风风谱,采用谐波叠加法,生成具有台风特性的脉动风速时程。对塔线体系进行风振响应分析,了解塔线体系在设计风速作用下的塔身响应。最后考虑输电塔结构参数和脉动风荷载的不确定性,通过拉丁超立方抽样方法生成了80组塔线体系随机样本;通过谐波叠加法模拟生成80组具有台风特性的脉动风速时程。将塔线体系随机样本与风荷载一一对应组合,进行80组塔线体系的风振响应分析。对风振响应结果进行回归分析,得到考虑塔线耦合效应的输电塔风荷载作用效应函数和塔顶位移响应的均值和标准差值;此外,对生成的80组输电塔随机样本开展了静力弹塑性分析,确定输电塔结构的各极限状态限值和标准差值。基于上述两种分析计算结果,进行了考虑塔线耦合效应的输电塔风灾易损性分析,得到0°(顺线路)、90°(横线路)风向角工况下轻微破坏、中等破坏和倒塌破坏的风灾易损性曲线。研究表明,55m/s极值风速作用下,横线路风向较顺线路风向发生破坏概率增加8.25%,在遭受重现期100年风速(41.95m/s)时,横线路方向发生倒塌破坏概率为20.19%,ZMG32-28.5塔还是有较大的倒塌风险。

基于概率密度演化的输电塔-线体系抗风可靠性分析

以三线两塔直线段输电塔-线体系为工程对象,应用有限元数值模拟,建立了基于概率密度演化的输电塔-线体系抗风可靠性分析方法。首先,应用谱表示-降维方法模拟结构脉动风场,生成风荷载的代表性样本集合。然后,结合概率密度演化理论,分析了输电塔-线体系考虑气弹效应的随机动力反应。最后,应用等价极值思想构建了风荷载作用下输电塔-线体系失效准则,进而对输电塔-线体系的抗风可靠性进行精细化分析。本文结合谱表示-降维方法与概率密度演化理论,实现了仅用较少数量的代表性样本来精细地分析结构的抗风可靠性,为工程实践提供参考。

考虑SSI效应的输电塔-线耦合系统抗震可靠度分析

为研究输电塔在土结相互作用(Soil Structure Interactions,SSI)和塔-线耦合作用影响下的抗震可靠度,提出了考虑SSI效应的输电塔-线耦合系统抗震可靠度分析方法.建立考虑SSI效应的输电塔-线耦合系统简化力学模型,推导其在随机地震作用下的运动方程.基于随机函数-谱表示方法模拟随机地震动加速度时程,对耦合系统进行随机地震动力响应分析.以基于GF-偏差点集的样本分数矩最大熵法估计随机地震响应极值分布,并求解耦合系统抗震可靠度.选取工程中某特高压输电塔-线体系作为研究对象,对本文方法的有效性进行验证.结果表明,当塔底地基土为软弱土时,考虑SSI效应后,塔顶位移响应极值增大约46.59%,加速度响应极值增大约17.43%,结构失效概率增加约70.32%.考虑塔-线耦合作用后,塔顶位移响应极值减小约0.51%,加速度响应极值增大约1.74%,结构失效概率减小约15.71%.对于考虑SSI效应的输电塔-线耦合系统,塔底地基土越软,塔顶位移与加速度响应极值越大.与蒙特卡洛法相比,本文方法求解的结构失效概率最大误差仅为9.97%,具有较高的精度和计算效率.

下击暴流作用下羊角型输电塔的风振动力响应与倒塌破坏分析

输电塔是典型的风敏感结构,易受下击暴流极端强风的影响,导致输电塔倒塌、线路受损等风害故障频发,造成巨大的经济损失。为分析下击暴流作用下输电塔倒塌破坏的原因,根据马鞍山地区一次下击暴流事故中的实测气象数据,以事故中整体倒塌破坏的羊角型直线塔为典例,建立“一塔两线”有限元分析模型,分析下击暴流0°、45°、60°、90°风向角作用下输电塔体系的动力响应,探究下击暴流不同风向角作用下羊角型直线塔-线体系的受力特点、薄弱部位及破坏机理。研究结果表明:90°风向角是直线塔-线体系抗下击暴流作用的最不利工况,是导致直线塔-线体系倒塌破坏的主要原因。下击暴流作用下羊角型直线塔-线结构体系的倒塌破坏是塔腿主、斜材失稳所引起,在抗下击暴流设计时应加强塔腿部位。