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。

考虑多重性能水准的特高压双柱悬索拉线塔风灾易损性分析

特高压双柱悬索拉线塔为典型的风敏感结构,其在不同强度风荷载作用下易遭受不同程度的损伤及破坏,针对此类结构的风致损伤评估研究亟待开展。该文提出一种考虑多重性能水准的特高压双柱悬索拉线塔风灾易损性分析方法。首先,开展结构立柱刚性模型的风洞试验,获取立柱的气动三分力系数并模拟得到相应风荷载;进而,定性划分双柱悬索拉线塔的性能水准,并基于Pushover分析给出各性能水准所对应的量化模型;最后,在求得双柱悬索拉线塔概率风灾需求模型的基础上,对其进行风灾易损性分析,并研究风向角对易损性曲线的影响。结果表明:结构主体立柱的气动升力系数CL和气动力矩系数CM在不同工况下均接近于0,气动阻力系数CD则均大于2,且从0°到45°呈递增趋势;基于立柱顶点位移可建立双柱悬索拉线塔的多重性能水准,而由风灾易损性分析可知,双柱悬索拉线塔在正常使用条件下发生各级风致损伤及破坏的概率很小,结构具有良好的抗风性能;风向角对双柱悬索拉线塔风灾易损性影响显著,结构的最不利和最有利风向角分别为90°和0°。

特高压酒杯塔组立过程中的结构强度分析

特高压大跨越酒杯塔由于其结构的特殊性,在其施工组立过程中安全风险极大,需进行铁塔结构强度的计算和校核。该文以某特高压大跨越酒杯塔为例,针对塔头组装过程,选择典型的铁塔组立状态,运用有限元方法,对其进行强度校核和计算,得到铁塔结构的应力和位移分布规律,结果表明,增设对拉拉线后,铁塔组装处于状态一、状态二、状态三时,其结构强度满足要求。针对铁塔组装状态三,为便于铁塔横担中间连接部位的构件安装就位和紧固螺栓,需在两曲臂之间增设对拉拉线,并将对拉拉线的拉力调整至16.3 kN,进而将铁塔横担中间连接位置的距离缩短为2 mm。该文的研究结论可为制定科学合理的铁塔施工方案提供参考,保证特高压输电铁塔施工安全高效地进行。

±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。

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。

1000kV双回路钢管塔次应力的影响因素

对我国第一基1000kV交流特高压双回路钢管塔(SZT2塔)进行了真型试验。用输电铁塔设计软件建立了SZT2塔杆单元桁架模型;在限元软件ANSYS平台上,建立了SZT2塔梁–杆混合桁架模型。将SZT2塔的杆单元桁架模型与梁–杆混合桁架模型的计算结果进行了对比,并与试验实测结果进行了比较,得出了其次应力分布规律及影响因素。结果表明:对SZT2塔次应力影响最大的位置在塔身变坡处,在其它条件不变的前提下,次应力影响随杆件长径比的增加而减小;SZT2塔身主材次应力最大已达到30%,在设计时应予以考虑。

特高压真型塔长波头操作冲击放电特性研究

特高压输电线路操作过电压的波前时间 tf 比 50 0k V输电线还长 ,可能达数 ms,故试验研究了典型棒 -板间隙和真型特高压拉 V塔相对地间隙的长波头操作冲击放电特性 ,发现按 >3

典型特高压杆塔基础接地计算与分析

为研究人工水平接地体对特高压杆塔基础接地电阻及散流的影响,在CDEGS软件中建立了典型特高压杆塔基础及人工水平接地体仿真计算模型,分别对不同根数水平接地体、不同水平接地体长度、不同土壤电阻率的降阻率及散流比进行仿真计算。计算结果表明:水平接地体对特高压杆塔基础接地电阻减小效果并不十分明显,特高压杆塔接地应充分利用其自然接地体作用。另对3种典型特高压杆塔基础接地体电流密度分布进行计算,计算结果表明,单桩垂直型接地体有最大电流密度。当入地电流为10 A时,非底段的最大电流密度为1.156A/m。

特高压同塔双回线路导线布置的优化

为优化特高压同塔双回导线布置方式,分析了输电线路设计中导线总截面、子导线截面、分裂方式、导线对地高度等影响导线选型的因素,根据特高压淮南-上海特高压工程的实际情况确定了8×LGJ630为可满足环境要求的最小导线型式。通过计算分析得到:电磁环境参数随分裂数、子导线半径、分裂半径的增加而普遍降低;杆塔结构因导线布置相对位置增大而结构复杂,造价增加。针对鼓型和伞型两种杆塔型式,提出了导线布置优化设计的方法:首先确定可满足现有条件的最小导线形式;并调整导线布置的水平和垂直距离,得出满足环境要求的导线布置的最小水平和垂直距离;杆塔尺寸和导线布置根据社会经济、地理条件由设计院合理确定。最后给出了可用于设计直接查询使用的、导线水平和垂直距离与环境影响的关系曲线。

关于我国特高压导线和杆塔结构的探讨

根据技术比较和可行性分析 ,提出了适合我国国情的特高压等级导线、金具和杆塔结构形式。制造技术和水平的调查表明 ,国内制造企业已具备特高压等级导线、金具和杆塔的制造能力 。

煤矿采空区基础变形特高压输电塔的承载力计算

煤矿采空区铁塔基础易发生变形,严重威胁特高压输电线路的运行安全。采用通用有限元软件ANSYS建立1000kV特高压输电铁塔有限元模型,对采空区铁塔在基础发生沉降、倾斜或滑移后,与正常设计工况进行组合时杆件的内力及其变化趋势进行计算分析,确定了不同工况下的基础变形限值。结果表明,在外荷载相同的情况下,基础位移限值由大到小的顺序为:顺线路变形、横线路变形、不均匀沉降和基础滑移。60°大风工况下基础变形限值最小,为铁塔基础变形的控制工况。与现行规程相比,计算得到的基础不均匀沉降限值偏低,依照规程限值判断铁塔受力状况偏于危险。基础位移未超过限值时对铁塔进行扶正,除基础水平滑移情况以外,铁塔杆件内力未超过极限承载力,处于安全状态。研究结果为我国煤矿采空区基础变形特高压输电线路的安全运行提供参考依据。

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。

重覆冰区特高压悬垂型杆塔不平衡张力分析

分别采用有限元分析方法与等线长法计算了典型耐张段的不平衡张力和悬垂串偏移量,这2种方法的计算结果基本一致。通过建立连续7档导线-绝缘子有限元模型,考虑多种线路设计参数的影响,分析了不同工况下重覆冰区特高压悬垂型杆塔的导线张力及不平衡张力。结果表明,覆冰加载模式、覆冰偏心和覆冰风速对不平衡张力影响不大,建议采用换算密度法模拟覆冰荷载并考虑10 m/s覆冰风速。不考虑档距差和高差时,随冰厚、档距和覆冰率的增加,导线不平衡张力百分数逐渐增加,计算得到的不同冰厚下特高压悬垂型杆塔不平衡张力百分数均小于规程规定值。随高差和档距差的增加,有高差和档距差的不平衡张力与无高差、无档距差的不平衡张力比值增大;随冰厚的增加,不平衡张力比值减小。30 mm及以下重覆冰区,不平衡张力百分数按照现行重覆冰区规程规定取值。40、50 mm重覆冰区,应将不平衡张力百分数分别提高至35%和41%。

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。

超/特高压同塔多回输电线路脱冰跳跃动力响应分析

为了明确超/特高压同塔多回输电线路的覆冰动态特性,采用有限元方法分析了其脱冰跳跃动态响应。考虑几何非线性的影响,采用有限元理论建立了导/地线-绝缘子及铁塔-导/地线-绝缘子体系的脱冰跳跃精细化数值分析模型。以1 000 kV交流双回、500 kV交流双回同塔多回输电线路和±800 kV直流单回、500 kV交流双回同塔多回输电线路为例,考虑塔线耦合效应、脱冰位置、档距和高差等影响因素,完成了不同工况下系统的脱冰跳跃分析。结果表明:当铁塔较高时,塔线耦合作用对导线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响不大,对地线脱冰跳跃纵向不平衡张力的影响较大;边档脱冰产生的纵向不平衡张力明显大于中档脱冰。最后,对导/地线脱冰跳跃纵向不平衡张力百分比取值进行了如下建议:1 000 kV导线及±800 kV导线取10%;500 kV导线取20%;地线取100%。

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。

特高压交流同塔双回输电线路电磁耦合分量的计算分析

针对特高压交流同塔双回输电线路,建立了特高压交流同塔双回输电线路电磁耦合模型,计算了一回线路停运检修时,运行线路在检修线路上感应产生的电磁耦合分量;研究了线路换位、线路故障类型、故障点位置、耦合地线等因素对电磁耦合分量的影响。研究结果表明:线路换位与架设耦合地线可有效降低线路间的电磁耦合分量;线路发生不同类型故障时,电磁耦合分量无明显变化规律;单相接地故障情况下,故障点位于线路首末两端时,电磁耦合分量出现最大值。