大跨越架空输电导线铝部应力分布试验

为了掌握大跨越架空输电导线铝部应力空间分布特性,以JLHA1/G6A-500/280型特强钢芯铝合金导线为研究对象,采用铝股丝表面激光刻槽,内嵌高灵敏、超大复用容量超弱光纤光栅,搭建了大跨越输电导线铝部应力试验平台,研究了不同张力条件下大跨越架空输电导线铝部应力分布规律,建立了大跨越导线实体有限元模型,分析了铝股应力分布特征,并验证了试验结果的正确性。结果表明:导线承受张力作用时,外层铝股和次外层铝股应力不同,外层铝股应力小于次外层铝股应力,导线同层铝股应力基本相同;铝股应力随导线张力的增大呈线性增大趋势,张力每增大1%,铝股应力增大约10%。不同导线张力作用时钢股和铝股应力均呈现环状分层特性,铝股平均应力小于钢股平均应力,铝部和钢股应力比约为3∶7;外层和次外层铝合金股丝应力沿圆周向分布不均匀,建议大跨越导线线型设计时考虑铝股丝分层特性。

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。

井筒对特大跨越输电塔风致响应的影响

采用数值模拟方法研究井筒对特大跨越输电塔风致响应的影响,提出钢管混凝土杆采用钢管杆等代的等效建模方法,采用时域法和频域法研究有无井筒输电塔在顺线路和横线路方向的风致响应,最后将风振系数结果与规范规定值进行比较。研究表明:利用截面刚度等效原则进行钢管混凝土杆等效为钢管杆的方法是可行的;考虑井筒后输电塔的前两阶自振频率降低明显,输电塔的位移和加速度均增大;时域法和频域法的计算结果接近;有井筒输电塔的整体风振系数比无井筒输电塔大11%~15%;风振系数计算结果与《架空输电线路荷载规范》(DL/T 5551—2018)的规定值比较接近。

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。

±800 kV白浙线长江大跨越井筒吊装专用抱杆设计

高度高、质量大的井筒如何在不借助主抱杆的情况下进行吊装是输电建设工程中必须解决的问题。通过对一种特高压输电线路大跨越塔电梯井筒提升专用抱杆系统的结构及工作原理进行分析,提出目前大型跨越塔中心井筒吊装难题的一种解决方案,并探讨此种方案的可行性及发展前景。考虑需在跨越塔主体结构组立完成,落地抱杆拆卸后再进行井筒吊装施工的施工背景,结合跨越塔及井筒本身结构特点,通过从结构分析、工作模式、强度校核等方面对该抱杆系统进行功能性、可靠性和安全性分析,讨论在跨越塔顶安装专用抱杆的方式相比常规方法的优越性。针对大档距超高跨越塔带来的全高342 m、全重466 t、最重节15 t的电梯井筒,塔顶抱杆系统通过重复起吊-调幅动作,可满足井筒吊装的高度、重量、定位等要求。通过工程实际运用,井筒吊装专用抱杆对于此类施工难题的解决表现出显著成效。

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。

线路避雷器提高超高压大跨越架空线路绕击耐雷水平的仿真研究

为研究加装线路避雷器对提高超高压大跨越段绕击耐雷水平的有效性，参照官亭一兰州东750kV输电线路实际参数，建立了雷电流、输电线路、杆塔、绝缘子串和线路避雷器的EMTP-RV仿真模型，分析了不同雷击位置、不同避雷器装设方案、不同杆塔接地电阻对耐雷水平的影响。仿真结果表明：在跨越段两端各加装1组线路避雷器可将线路整体绕击耐雷水平提高至81～119kA，远远超过理论最大绕击雷电流30kA，并克服了接地电阻的影响，其中本基塔绝缘子被完全保护，但附近杆塔上绝缘子获得的保护作用有所弱化，若要实现完全保护，则需在跨越段两端及其相邻杆塔上都加装线路避雷器。

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

针对大跨越输电塔线耦合体系的风振响应问题,以规划中的世界第一高塔——某大跨越输电塔线工程为原型,采用离散刚度法设计制作了塔线体系的气弹模型,并在紊流风场中进行了多个风向角、多个风速下的单塔和塔线体系气弹模型风洞试验.试验结果表明,输电塔的响应可以分解为共振响应与背景响应.通过分析塔线耦合作用对输电塔2部分分量的影响,揭示了塔线体系的风振响应特性.塔线体系与单塔相比,由于阻尼的增加导致共振响应有所降低,而迎风面积的增大使得背景响应有较大幅度的提高.分析塔线体系总的风振响应必须同时考虑塔线耦合作用对2部分分量的影响.

500kV淮蚌线淮河大跨越输电塔振动测试与模态识别

由于大跨越结构对环境荷载较为敏感,对其实施安全监测与评估的研究具有工程应用价值,而获取输电塔建成初期的动态特性是安全监测与评估的重要前提。对淮蚌线淮河大跨越输电塔实施振动测试,测量该塔在环境激励下的振动响应。采用仅输出可测条件的模态识别方法,识别了输电塔的结构动态特性,并与有限元分析结果进行比较,显示模型能够准确地反映输电塔的动态特性。

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。

500kV大跨越输电塔振动在线监测与模态分析系统

结合500kV蚌埠—淮河大跨越输电塔实际工程,设计开发了输电塔振动在线监测与模态分析系统,该系统实时不间断采集输电塔振动、气象环境数据,通过CDMA移动通信网络和Internet远程传输至输电线路运营单位,实现监测数据实时显示、信号分析、在线模态参数识别等功能,为输电塔设计、运行维护、抗灾减灾研究提供依据,同时对开展输电塔健康状态监测、安全评估具有一定的参考价值。

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。

1000kV与500kV交流线路同塔架设相间放电特性及绝缘配合

为确保1000kV与500kV同塔架设相间绝缘设计的可靠性和经济性,采用2套长波前冲击电压发生装置产生不同波前时间冲击电压模拟线路相间过电压,针对中国1 000 kV双回特高压线路与500 kV双回超高压线路同塔架设的杆塔结构及导线布置特点,开展了上侧1000kV相间操作冲击放电试验、下侧500 kV相间操作冲击放电试验,以及1000kV与500 kV相间的空气间隙放电试验研究,获得了不同间隙距离放电特性曲线和对地高度影响等研究结果。并根据中国华东地区拟采用该输电方式的苏州—沪西段工程相间过电压水平,分析提出了相间绝缘间隙配置推荐值。研究表明8分裂导线相间1000 s操作冲击放电电压平均间隙系数K为1.61,8分裂—4分裂和4分裂-4分裂相间标准操作冲击放电电压平均间隙系数分别为1.44和1.49。该研究成果为国际上首次提出的特高压与超高压同塔架设输电方式提供了外绝缘设计依据。

750kV双回紧凑型线路杆塔放电特性及绝缘配合

为了获得哈密—永登750 kV双回紧凑型输变电工程杆塔间隙的放电特性参数,以为工程设计提供依据,针对该工程塔型及金具特点,采用真型塔头试验研究方法,开展了V串导体对杆塔间隙的标准操作冲击、长波前操作冲击(波前500μs、1000μs)和标准雷电冲击电压放电特性试验研究。试验获得了多条50%放电电压特性曲线及不同波前时间操作冲击放电电压的差异;根据试验结果并结合过电压计算结论,提出了操作过电压下的最小安全绝缘间隙建议值。研究表明初步设计绝缘间隙值有较大裕度,从经济性考虑可以适当减小。

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。

悬挂质量摆对大跨越输电塔的风振控制

为了研究被动控制装置对格构式高耸结构的控制效果,提出了一种悬挂质量摆风洞试验模型.基于控制减振机理和结构风振控制方程,进行了悬挂质量摆对输电塔结构风振控制的全塔气动弹性模型试验.采用Simiu脉动风速功率谱密度函数,利用三角级数法模拟了节点风速时程.根据准定常理论,计算了悬挂质量摆控制前后结构顺风向的加速度时程和均方根(RMS),并进行了参数优化分析.研究结果表明,由模拟风载计算得到的塔顶RMS与试验结果吻合较好,该质量摆模型可有效减小输电塔的风振响应.

特高压交流同塔双回输电线路可听噪声长期测试数据分析

为获取实际运行的特高压交流同塔双回输电线路可听噪声水平及其特性,并对BPA公式修正方法进行评估,通过在1 000 kV淮南—上海特高压同塔双回输电线路沿线的安徽芜湖建立一处电磁环境长期观测站,对可听噪声开展了10个月的长期测试,获取了不同天气下的可听噪声典型频谱,并对雨天可听噪声测试数据进行了统计分析。研究表明:芜湖观测站3个测点测得的雨天可听噪声基本符合正态分布,边相导线投影外20 m可听噪声A声级与其8 k Hz分量的相关性较好。边相导线投影外10、20 m处的雨天可听噪声实测L50值分别为49.83、49.58 d B,与BPA公式计算值减2 d B修正后的预测结果较相符。