直流UHV线路杆塔规划及经济档距的确定

为降低直流特高压(UHV)输电线路的工程投资,结合±500 kV和国外已建UHV的经验,分析了现有杆塔荷载和经济档距。根据工程实际情况,计算了塔型方案中各塔的摇摆角系数、水平档距、垂直档距、摇摆角角度及塔头间隙等。计算确定,在理想平地情况下的经济塔高为51 m、经济档距为510 m。研究结果已被应用于云广±800kV线路。

UHV输电线路中绝缘子串电位分布的仿真计算

利用三维电磁场分析软件Ansoft对铁塔、导线、绝缘子按实际尺寸建立三维模型。综合考虑了芯棒、伞群、球头球窝、导线、连接金具、铁塔、均压环等因素对1000kV特高压输电线路中的绝缘子表面电场分布进行了计算。分析了导线、连接金具、均压环、铁塔、三相中其余两相对Ⅰ型绝缘子串和V型绝缘子串电场分布的影响。计算结果可以为绝缘子的正确使用和优化设计提供参考。分析可知,使用均压环可使绝缘子上的电位分布有较大地改善。

±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。

特高压直流输电线路直线塔V型悬垂绝缘子串选型

在特高压直流输电线路工程中,直线塔通常采用导线V型悬垂绝缘子串,由于该金具串形式多样,受力复杂,在选型时往往又存在粗放设计的情况,因此会使工程存在一定的资源浪费情况。文章利用受力平衡原理对直线塔V型悬垂绝缘子串选型的数学模型进行分析,得到V型悬垂绝缘子串选型计算方法,给出计算程序编写流程图,将程序应用于某±800 kV特高压直流输电线路工程中,验证了该方法的正确性和可行性。

特高压输电线路铁塔热镀锌表面缺陷分析与控制

针对特高压线路铁塔热镀锌中常见的镀锌层表面缺陷,对产生的原因进行了分析研究,根据数年来的实际经验,参考国内外相关热镀锌文献介绍,针对性制定了优化工艺和防止表面缺陷发生的措施,经过反复的实际验证,制定的优化工艺参数和措施对于克服热镀锌中的表面缺陷具有一定的参考价值,对进一步提高表面质量具有指导意义。

带过渡段塔腿输电塔在1000 kV特高压交流工程中应用研究

特高压交流工程重输电塔基础根开尺寸和作用力均比常规线路大,为满足山区特高压输电线路40°以上陡峭地形要求,推荐采用带过渡段塔腿输电塔。以实际工程设计为背景,采用Midas Gen对自振特性、内力、位移进行计算分析,与SmartTower设计软件对比应用研究,分析结果可验证设计方法的合理性,对带过渡段塔腿输电塔特高压交流工程设计提供设计建议。

特高压直流输电线路岩石锚杆群锚基础试验

针对山区特高压直流输电线路荷载大、杆塔基础全方位铁塔长短腿和高低主柱基础配合方案的工程实际需求,提出了一种新型的山区特高压直流输电线路承台嵌岩式岩石锚杆群锚基础型式,并在现场完成了不同锚杆埋深和承台嵌岩深度的3个2×2承台式群锚基础的抗拔试验、3个3×3承台式(8根锚杆布置)群锚基础的上拔与水平力组合荷载工况试验。试验结果表明:水平力明显降低了承台嵌岩式岩石锚杆群锚基础的抗拔承载性能,适当增加锚杆长度及承台嵌岩深度可有效提高承台嵌岩式岩石锚杆群锚基础的抗拔承载性能。

高分辨率SAR卫星监测特高压输电铁塔形变

针对灾害条件下特高压输电线路及铁塔广域监测应用的现状和需求,研究了利用高分辨率合成孔径雷达(SAR)卫星监测特高压输电铁塔及其形变的技术。首先,分析SAR成像的特点,研究高分辨率SAR图像中特高压铁塔的目标特性和目标识别技术,利用峰值检测算法对武汉特高压交流试验基地中的特高压铁塔进行识别。然后进行了特高压铁塔形变实验。结果表明,利用SAR目标识别技术可以提取特高压输电铁塔的主要结构,利用高分辨率SAR图像监测特高压铁塔较大形变的方法具有可行性。

特高压输电线路直线塔结构分析与试验

为提高交流特高压输电线路的安全稳定性,计算分析了我国第一基1000kV交流特高压输电线路试验塔ZM2。通过该塔结构线性与几何非线性静力分析及动力特性分析,并结合真型塔试验,验证了该铁塔设计的可靠性,还对该铁塔在控制工况下的破坏过程进行分析。结果表明:ZM2试验塔结构数值分析结果与试验结果基本一致,数值分析可以很好地模拟结构荷载行为;该试验塔结构性能良好,能满足设计要求;ZM2塔结构几何非线性不明显,设计分析时可不考虑其结构非线性问题;塔身瓶口是ZM2铁塔的薄弱部位,应加强这一部位的设计分析。

开采沉陷对特高压供电线路安全运行的影响研究进展

基于大同某矿的地质与开采条件,采用开采沉陷理论、现场岩移观测和数值模拟的综合研究方法,探讨了高压供电线路下多煤层开采的减沉保护相关问题。研究结论为:大巷平行高压线路布置,使线路位于大巷煤柱中线,开采工作面垂直大巷布置,对其保护最为有利;提出了线路拉紧和拉断的判别准则,铁塔倾斜的临界值比电力标准值至少要大2倍以上;研制了矸石类的充填减沉材料,对单一煤层开采,试验材料5充填后,减沉效果可达68.7%;多煤层组合开采方案的减沉模拟结果显示,No.2和No.3方案可实现高压线路下的安全开采。该研究成果可为今后矿区地面供电线路的保护研究及其规程的制定实施,提供正确的发展方向和科学的决策基础。

±1100 kV特高压直流输电线铁塔风致响应及风振系数研究

塔身高、横担超长及刚度不均匀是±1 100 k V特高压直流输电线铁塔的显著特征,与普通高压输电塔相比,其"头重脚轻"现象更为严重,风荷载的作用效应及风振响应更加复杂。通过运用Davenport风速功率谱模拟大气边界层的脉动风速,并考虑风荷载的空间相关特性,模拟分析B类场地43 m/s基本风速下该输电塔的风荷载时程;开展该铁塔风致响应的数值分析,研究其风振特点、顺风向风振系数计算方法及沿高度变化规律。基于风振响应分析可知:±1 100 k V特高压铁塔的风振系数沿高度并呈成线性分布,即在横担附近存在较大突变,与现有计算理论不相符;由于风振系数相关规范值忽略结构物外形、质量沿高度不均匀变化的影响,未能准确反映整塔风振系数沿高度的变化规律,且偏于不安全。

超-特高压多回路杆塔结构可靠性分析

应用可靠性理论,对可变荷载效应与永久荷载效应的比值对我国超-特高压多回路杆塔结构可靠性的影响进行了探讨,选取一基1 000 kV交流双回和500 kV交流双回同塔4回路架设杆塔SSZT2塔身变坡处一轴心受压构件为研究对象,用一次二阶矩法计算对应不同结构重要性系数时的构件可靠指标,得到了结构重要性系数对杆塔结构构件可靠性的影响规律,并对杆塔在选用不同结构重要性系数时的经济性进行了分析,给出了塔材用量估算方法,供结构设计及分析人员参考。

特高压输电线路塔线耦联体系非线性振动响应振动台试验研究

为了研究地震作用下特高压塔线耦联体系导线、地线的非线性振动响应,文中以单向和双向一致激励为主,通过输入不同加速度幅值的El Centro波、Taft波、Pasadena波及上海人工波,对某型特高压输电塔线耦联体系进行了缩尺模型振动台试验。试验主要分2种工况:将导线作为集中质量进行计算的方法以及挂有实际分裂导线模型的方法。试验结果表明:两种体系中塔体结构动力特性存在差别;地震作用下,挂线单塔各项动力反应峰值比相应的单塔悬挂集中质量有不同程度的降低,8度罕遇地震时较为显著,导线的非线性振动效应有利于该型输电塔动力反应幅值的降低。挂线单塔与挂集中质量单塔不同方向的加速度能量谱分布规律存在较大差异。

特高压双回路钢管塔真型试验

SZT2钢管塔是我国第1基1000kV交流特高压双回路真型试验塔,塔总高93.4m,质量132t,依照标准DL/T899—2004《架空线路杆塔结构荷载试验》,在大风、验算冰、锚线、断线等9个试验工况下对其进行试验。试验结果表明:SZT2塔的位移测试结果满足变形要求;应变测试结果没有超过构件承载力,说明整体结构是安全的;试验还验证了锻造带颈法兰在特高压双回路钢管塔中能够安全可靠地传力,由于其能起到降低焊接工作量和提高加工效率的目的,建议在实际工程中推广使用;SZT2塔采用的节点板连接方案可行,U型插板、十字插板及C型插板安全可靠;连接板端部钢管的局部屈服是设计的薄弱点,应加强防止局部破坏的构造。

1000kV/500kV同塔混压四回输电线路反击耐雷性能

在线路走廊比较紧张的东部地区,特高压电网考虑架设同塔混压多回输电线路,开展特高压同塔混压线路反击耐雷性能研究具有重要的意义。采用统计法计同时考虑工作电压的影响,在电磁暂态程序(PSCAD/EMT-DC)中建立了1000kV/500kV同塔混压四回输电线路反击耐雷性能仿真模型。和常规线路对比,得出了特高压同塔混压线路反击耐雷性能的特点。针对其特点,分析了500kV上层横担外侧导线和一侧导线绝缘水平及500kV相序排列对线路反击耐雷性能的影响。结果表明:随着外侧导线绝缘水平的增强,500kV线路的单、双回反击跳闸率降低;随着横担一侧导线绝缘水平的增强,500kV线路的双回反击跳闸率降低;当外侧导线为异名相导线时,500kV线路的单回反击跳闸率较高,双回反击跳闸率较低。为了改善500kV线路的反击耐雷性能,可以增强外侧导线的绝缘水平,为了改善500kV线路的双回反击耐雷性能,可以增强横担一侧导线的绝缘水平,采用不平衡绝缘,外侧导线应采用异名相导线。

交流同塔双回特高压输电线路无线电干扰研究

电磁环境问题是建设特高压输电的关键技术问题,导线电晕产生的无线电干扰将直接影响着线路导线的选取和排列方式及导线对地高度和塔型的确定,为此计算分析了交流同塔双回特高压输电线路无线电干扰,得出如下结论:1000kV同塔双回线路采用2种塔型时,8×LGJ-630及以上截面导线线路的无线电干扰完全满足好天气55dB的要求;若要满足58dB的限值,导线逆相序排列时需大范围提高导线对地高度;导线同相序排列对控制无线电干扰有利,但会大大提高地面电场强度;从控制无线电干扰角度出发,塔型1优于塔型2。

1000kV特高压交流双回输电线路换位塔型式选择

笔者以1000 kV淮南—南京—上海特高压交流输电线路工程为背景,结合以往双回路换位塔设计成果,利用三维间隙分析软件,设计了三柱式换位塔、双柱式换位塔以及双回共杆换位塔,并估算了塔重、基础、绝缘子等工程量,通过技术经济比较,得出双回共杆换位塔技术可行、经济合理。最后,推荐1 000 kV双回交流特高压输电线路采用双回共杆换位塔型式。

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。

特高压直流入地电流对附近杆塔地网腐蚀评估

为了有效开展直流入地电流对交流电网的影响评估,指导特高压直流接地极工程的选址建设,以国家电网公司正在建设的±800kV某特高压直流输电工程接地极(址)及邻近500kV交流输电线路杆塔实际参数为例,采用接地仿真计算软件建立了相应的极址土壤模型和线路电气模型,对流入输电线路各杆塔接地体的直流电流及分布特性进行了全面、系统的研究,根据接地极在设计寿命内的总安时数和运行方式计算得到了单基杆塔接地体的腐蚀量,分析表明杆塔地网腐蚀量与接地极运行的安时数、流出该基杆塔接地体的电流值以及使该基杆塔接地体电流流出时接地极的运行时间成正比,且主要集中在接地体的末端,建议应根据极址土壤电阻率参数和系统额定电流来确定接地极与输电线路的最小距离要求。该成果可用于指导直流接地极设计中类似问题的研究。

输电铁塔挂点结构承载力分析

以哈密—郑州±800 k V特高压直流输电塔为例,对特高压输电塔挂点结构的承载能力进行了有限元分析,建议挂线板面内承载力参照美国钢结构设计规范进行计算,面外承载力按三边固结、一边自由的双向板进行计算。对局部开槽的角钢横担主材承载力进行了对比计算,建议开槽深度不超过主材肢宽的1/3,同时给出了缓解应力集中的构造措施。