基于概率密度演化的大跨越导线铝部风振疲劳可靠度分析

为了掌握微风作用下大跨越架空输电导线铝股疲劳特性及其可靠度,提出了基于概率密度演化的大跨越输电导线铝部疲劳可靠度计算方法.首先建立了大跨越塔线体系有限元模型,研究了微风激振下导线悬挂点处振动位移时程,然后构建了导线节段有限元实体模型,以微风激振作用下导线位移时程为激励,研究了大跨越导线内外层铝股风振疲劳应力时程响应,最后采用概率密度演化方法,考虑线路风速风向概率分布,分析了大跨越导线疲劳可靠度,并与Miner线性累积损伤结果进行比较.结果表明:微风风速越大,大跨越导线振幅越大;微风作用下大跨越导线的外层铝股应力大于内层铝股,外层的钢股应力亦大于内层;大跨越导线运行年限越大,导线内外层铝股可靠度越小,但内层铝股可靠度大于外层铝股可靠度;基于Miner原理计算的铝股疲劳可靠度偏大,建议开展大跨越输电导线疲劳设计时考虑分层特性.

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。

架空输电线路大档距导地线回拉飞车省力装置研制

针对目前输电线路导地线修补或补强工作中传统作业方式存在的问题,提出设计一种架空输电线路大档距导地线回拉飞车省力装置,有效解决了作业人员拉拽绳索时拉力过大、不均的问题,实现了机械化代替人力拉拽,使飞车能够平稳移动,避免了飞车倾斜及擦伤导地线,提高了作业安全性和工作效率。

白浙线长江大跨越±800 kV/500 kV交直流混压段张力架线施工优化

通过对特高压白浙线工程±800 kV/500 kV交直流混压同塔架设池州长江大跨越段的导地线张力架设施工方案进行分析,结合该方案在实际施工中的表现,探讨提升大跨越段封航架线施工效率的主要方式和手段。这是国内首次采用±800 kV单回直流及下挂500 kV双回交流混压设计的特高压大跨越工程,跨越档距2 354 m,档内导地线总计38根,建造规模非比寻常,常规架线方法无法满足施工需要。经过方案对比研究,结合工程实际,分别针对±800 kV直流及500 kV交流采用2ד2牵3”及4ד1牵1”总体放线施工工艺,通过对放线滑车设置、牵张设备选型及场地布置、牵引绳索及船只配置等方面进行改进优化,有效减少了封航次数,缩短了施工工期,满足工程要求。经工程实践验证,采用该方案可在保障工程质量的基础上按工期要求完成全部施工任务。此技术对大跨越段架线的总体施工效率提升有重要意义。

超(特)高压线路大吨位荷载转移的双轴传动省力丝杠研究

输电领域现有的均为单轴传动模式,远不满足大档距大吨位力的转移要求。针对上述问题进行研究,提出使用双轴传动省力丝杠替代传统单轴丝杠,提高丝杠受力吨位,以满足超(特)高压线路大档距受力大的绝缘子更换要求。

大跨度S形舞台升降台设计

针对大跨度S形舞台升降台设计中的难点进行分析,优选多组多点钢丝绳卷扬提升方式,采用双驱动系统同步驱动,并阐述多分段刚性传动轴的折线布置方法。结合工程实例提出经济、合理的设计方案,为此类设备的设计提供参考。

大跨越输电铁塔位移风振系数时频域计算分析

大跨越输电塔是风敏感结构,位移风振系数对跨越塔选型优化具有重要意义。以典型500 kV大跨越输电塔为研究对象,分别在ANSYS中建立了单塔和塔线体系有限元模型,通过模态分析得到了跨越塔前3阶自振频率,按照随机振动理论计算了跨越塔整体位移风振系数,跨越塔位移风振系数与高度无关。通过非线性风振响应时程分析,得到了跨越塔典型风压分段代表节点的位移时程曲线,基于有限元计算结果计算了跨越塔各风压分段的位移风振系数及整塔加权值,位移风振系数时域计算值沿高度变化不大。跨越塔位移风振系数频域计算值为1.54,比按照塔线耦合模型在时域计算的位移风振系数整塔加权值低12.9%。

同塔双回线路大档距导线随机脱冰跳跃特性研究

为了掌握同塔双回线路大档距导线非均匀脱冰跳跃特性,以某220 kV同塔双回线路为研究对象,考虑导线、绝缘子串和间隔棒等构件的力学特点,设置导线阻尼和边界条件,建立五档同塔双回线路大档距二分裂导线覆冰有限元模型,分析脱冰档随机脱冰时导线脱冰跳跃高度时程变化,研究脱冰率、导线型号、脱冰档、风速对导线脱冰跳跃高度的影响规律,校核双回线路的动态脱冰电气间隙。结果表明:线路脱冰率越大,导线脱冰跳跃高度越大,但相同脱冰率下,随机脱冰位置不同,导线跳跃高度并不相同;双回线路导线脱冰跳跃稳态值与峰值呈现一定的线性关系,脱冰跳跃峰值约是稳态值的1.70倍;线路导线直径越大,导线脱冰跳跃高度越小;相比于边档脱冰,五档双回线路中档脱冰时导线脱冰跳跃高度峰值最大;风速越大导线跳跃高度越大,但是导线跳跃高度增幅有限;该220 kV同塔双回线路脱冰动态间隙满足要求。

大跨越输电塔线体系的地震响应研究

大跨越输电塔线体系塔身极高,塔线耦合作用显著,抗震分析时需采用精细的三维有限元方法。针对某大跨越输电塔线体系,采用振型分解反应谱法和时程分析法进行考虑三向输入的地震响应研究。自重作用下塔线体系各杆件的轴应力比单塔体系大。地震作用下两种体系各杆件轴应力的差别不大,但对于支座的基底剪力,塔线体系的结果比单塔体系小。同时两种计算结果之间的可比性很好,说明方法应用和计算过程的准确性。

绝缘子断裂对大跨越输电线路的动力效应

输电线路中的绝缘子由于外界多种因素作用可能会发生断裂,致使导线跌落,在导线下落过程中将对输电线路产生持续的动力冲击作用.以某大跨越输电塔为例,采用有限元方法建立了塔线模型,并对导线的跌落过程进行模拟.导线在自由跌落过程中存在明显的回弹,动力效应显著,部分杆件如挂线杆将产生较大的峰值应力,关于中轴面对称的杆件将产生摇摆效应.与地面接触的导线在跌落过程中也存在导线回弹现象,构件内力与导线自由跌落时相差不多.从能量角度解析了这两种导线跌落过程,并通过对比验证了导线跌落模拟的准确性.

大跨越输电塔线体系减震控制分析研究

利用有限元分析软件ANSYS,以跨越珠江的输电线路工程为研究背景,在输电塔上布置粘滞消能阻尼器和调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),对比分析了在三向El-Centro地震波作用下有、无减震控制措施的输电塔位移和加速度地震响应。通过有关参数分析计算,分别得到了粘滞阻尼消能减震和调谐质量减震控制的最优粘滞阻尼系数和最优TMD质量,分析研究表明上述2种减震控制措施皆能明显衰减输电塔线体系的地震响应,具有比较理想的减震效果。

大跨越输电塔线体系风振控制风洞试验

以建设中的500 kV江阴大跨越输电塔为工程背景,通过气弹模型风洞试验,对大跨越输电塔线体系风振控制进行了研究。设计了悬挂水箱质量摆、阻尼棒质量摆及二者组合控制等3种控制方案,进行了塔线体系有无控制装置的动力特性测试和紊流场多种风速下风振响应试验。通过模型的阻尼比和风振响应方差分析,验证了振动控制的有效性,为实际工程风振控制设计提供了依据。

1000kV大跨越输电线路钢管塔风振响应及振动控制研究

采用Davenport风谱模拟作用在大跨越输电线路钢管塔空间节点上的随机脉动风激励,并建立1 000 kV大跨越钢管塔的Ansys有限元模型,分析其动力特性和风振响应特征.基于钢管塔的动力分析结果,选取了调谐质量阻尼器减振、粘弹性阻尼器减振、粘弹性阻尼器与调谐质量阻尼器组合减振的三种控制方案,并评价了不同方案的减振效果.结果表明,单独采用质量阻尼器进行风振控制的效果略优于单独采用粘弹性阻尼器的方案,但优势并不显著,罕遇工况下易造成动力放大效应.调谐质量阻尼器与粘弹性阻尼器联合控制方案中,由于控制扭转的调谐质量.

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。

大跨越钢管混凝土输电塔线体系的地震响应分析

建立一个大跨越钢管混凝土输电线路的单塔和塔线体系有限元模型,对这两种模型进行地震响应分析。首先,利用振型分解反应谱法分析两种模型在地震作用下的响应;然后,选取两条实际地震波和一条人工波,利用时程分析法获得两种模型在三种地震波作用下的响应。计算表明:塔线体系的固有频率与单塔相比变化很小;由于输电线的减振作用,塔线模型的底部剪力和一些单元的应力比单塔模型的有所减小;由功率谱法指出结构的一阶模态对结构的地震响应起决定性作用;时程法得到的结构底部剪力均不小于反应谱法的80%,说明所选的这组地震波是合适的。反应谱法与时程分析法计算的结果具有较好的可比性,说明采用的计算方法、过程和结果是有效的。

避雷线绝缘架设对杆塔雷电流分配的影响

建立了避雷线全线绝缘架设的输电线路雷击模型,研究了雷电流幅值、杆塔接地电阻和杆塔档距对杆塔处雷电流分配特性的影响规律。研究结果发现:雷电流较小的情况下,雷电流分配主要受避雷线绝缘间隙击穿个数的影响;如雷电流幅值为1 k A时,避雷线绝缘架设和直接接地时的分流系数最大差别为9%;雷电流幅值大于20 k A,击穿间隙个数等于或大于5个时,雷电流分配不再受避雷线绝缘架设的影响,而是主要受杆塔接地电阻的影响。因此计算线路的耐雷水平时不需要考虑避雷线绝缘架设的影响。

大跨越输电塔线体系随机脉动风场模拟研究

为在时域内分析大跨越输电塔-线体系风振响应,根据结构体型特征和脉动风场的功率谱特性,考虑输电塔-线分布、平均风剖面变化、功率谱能量与相干性等影响因素,提出了简化作用于输电塔线体系的多变量三维脉动风场(n-V-3D)为多变量一维脉动风场(n-V-1D)分析方法。结合输电塔线体系有限元法风振响应分析的特点,应用谐波叠加法和谱分解的适当修正,建立了脉动风速时程数值模拟方法。实例模拟表明,数据符合统计检验,模拟功率谱与目标谱吻合,从而验证了模拟方法的有效性和模拟脉动风速时程适用性。

防屈曲耗能支撑对大跨越输电塔风振控制研究

针对大跨越输电塔在风荷载作用下振动响应显著时有倒塔事故发生,以海门电厂至汕头500 kV输出线路大跨越干字型输电塔工程为例,提出了新型双套管防屈曲耗能支撑(BRB)在输电塔线体系中的应用,并数值模拟了空间相关的风速场。实例结果表明,防屈曲耗能支撑的风振控制效果显著,并可优选最佳方案。

大跨越输电塔-线体系的风控效果研究

本文研究了大跨越输电塔-线体系风控效果的敏感性和橡胶铅芯阻尼器的实用性,从橡胶铅芯阻尼器的变形、刚度和阻尼各自的减振效果等方面验证了阻尼器的风控效果。研究表明:阻尼器控制后大跨越输电塔-线体系的位移响应均大幅降低;各风向角动风作用下均会引起大跨越输电塔-线体系的横线向和顺线向振动;同时,位移响应的最不利风向角与内力响应的最不利风向角不一定相同。塔高和输电线张力均会影响大跨越输电塔-线体系的横线向与顺线向的位移和加速度响应和风控效果。在设计风速下,安装于优化位置的橡胶铅芯阻尼器均能正常工作,其刚度和阻尼对大跨越输电塔-线体系的风控效果均有贡献,阻尼发挥了主导作用。

500 kV紧凑型耐张杆塔绕击耐雷性能精细化分析方法

为了解决500 k V紧凑型耐张杆塔塔头结构复杂,传统绕击跳闸率计算方式无法准确计算此类杆塔绕击跳闸率的问题,通过建立500 k V紧凑型耐张杆塔精细化模型,提出了基于全档距绕击耐雷性能分析方法的紧凑型耐张杆塔绕击跳闸率分析方法,并研究了此类型杆塔在拆除分支地线前后绕击跳闸率的变化。分析结果表明,拆除分支地线后,杆塔的绕击跳闸率提高约16.3%,针对这种情况考虑加装塔头侧针来改善线路防绕击性能。研究结果表明,安装塔头侧针可以显著降低杆塔绕击跳闸率,当3个跳线横担均加装塔头侧针时,可使杆塔的绕击跳闸率降低约59.25%。研究成果对指导我国500k V紧凑型耐张杆塔防雷改造提供了重要的参考依据。