基于等线长迭代的特高压直线塔地线不平衡张力计算

特高压直线塔地线金具多次因不均匀覆冰发生事故。首先采用不平衡张力的数值计算模型,并给出张力初始值的取值方法和收敛判断条件。然后计算分析了特高压输电线路不同档距、档数、高差、冰厚、串长、大小档等多种情况时直线塔地线的不平衡张力。结果表明减少耐张段档数、缩小档距、降低高差、路径选择中尽量避开冰区较重的地方、增加地线悬垂串长度、排位时尽量使档距均匀分布等均可降低直线塔地线的不平衡张力。对新建工程和已建工程,分别提出了降低地线不平衡张力差的对策,可为后续特高压输电线路的设计提供参考。

导线张力对输电杆塔安全性和经济性的影响研究

针对使用广泛的500 kV架空输电线路,分别研究了在轻、中、重冰区,由断线及不均匀覆冰引起的导线张力对输电杆塔安全性和经济性的影响。研究表明:导线张力增加0~20%,若保持杆塔杆件规格不变,悬垂塔的超限杆件比例为0~51%,耐张塔的超限杆件比例为0~4%;若增大杆塔杆件规格以保证安全,悬垂塔的塔重增加0~28%,耐张塔的塔重增加0~5%;覆冰越厚,由断线引起的导线张力对杆塔影响越小,由不均匀覆冰引起的导线张力对杆塔影响越大;导线张力主要影响悬垂塔横担上、下平面交叉材、塔身主斜材等杆塔杆件。因此,对重要输电线路和输电线路重要区段,推荐重点加强悬垂塔的防串倒及抗冰能力。研究结论对工程实践具有一定的指导意义。

高压输电塔的断线分析和断线张力计算

针对高压输电塔的断线张力问题采用有限元方法(FEM)进行分析,建立输电塔、输电线以及地面的有限元模型.利用单元生死方法来模拟输电线的突然断裂,采用摩擦和接触来模拟跌落导线与地面的作用,获得输电塔线体系的断线响应和断线张力,并将断线张力结果与规范、文献中的方法进行比较.分析发现,当紧靠断线档的绝缘子摆幅达到最大时,输电线路的各种响应如绝缘子轴力、输电塔的顺线向剪力等几乎同时达到峰值.在只考虑静力作用的情况下,规范的断线张力数据大于有限元计算结果,基于曲线法的数据和计算结果非常接近;若考虑断线的动力冲击作用,则规范和曲线法的数据均比有限元结果小很多.

特高压直流直线塔断线荷载分析

导(地)线断线严重影响输电线路的安全运行。针对特高压直流线路的特点,采用ABAQUS软件建立了分裂导线连续档断线模型。通过有限元分析,求得V型绝缘子串的摆幅、冲击荷载以及各相导线的断线荷载。通过与断线荷载理论计算结果比较可知:我国现有线路规程关于断线荷载的取值是合理的,按规程设计线路在一定程度上能够抑制倒塔事故的发生。

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。

特高压输电线路覆冰断线张力计算与分析

建立覆冰断线张力模型,编制了断线张力计算程序。分析比较了不同断线位置、地形条件、气象条件、悬垂串长和导线分裂根数及型号等因素对断线张力的影响。计算结果表明:断线档位于耐张塔侧、大档距或高差悬殊档距附近时,张力差较为严重,断线档位于耐张段中段时,断线档剩余导线张力最大;张力差随档距的增大明显增大,随高差的增大微弱增大;覆冰厚度越大,断线张力差越大;串长越长,断线张力差越小,但断线档剩余导线张力越大;导线截面越大、分裂根数越多,张力差越小,断线档剩余导线的张力百分比越小。对于特高压线路,规程规定的断线张力取值均具有足够的安全裕度。

大跨越输电塔在线路断线作用下的动力响应

基于有限元程序ANSYS/LS-DYNA,分别建立以等效弹簧代替塔对线路作用的导线、地线模型和以等效弹簧代替线路对输电塔作用的直线塔模型。利用显式积分法对导线和地线的断线进行动力有限元仿真分析,并将悬垂点的纵线向支座动反力施加在直线塔上,分析导线、地线断线对直线塔的动力作用。该方法既考虑了塔和线的耦联作用,又避免了建立复杂的塔-线体系模型。研究表明,地线断线对输电塔的冲击作用较小,导线断线对输电塔的冲击作用较大。

输电线断线对高压输电塔-线体系的冲击作用分析

研究了输电线断线对高压输电塔-线体系的冲击作用。给出了断线前后的结构动力平衡方程。分别采用梁单元、杆单元和悬链线单元对输电塔、绝缘子和输电线进行了模拟。根据实际工程,考虑输电线的几何非线性建立了高压输电塔-线体系的三维有限元模型,并计算了输电塔的动力特性。根据分析方法及分析工况,分别研究了不同工况下断线对高压输电塔-线体系的冲击作用及安全度评定。研究结果表明,地线的断线冲击较小,应该考虑不同的导线断线组合情况;断两根导线的冲击值,接近于设计所取的安全系数;输电线断线对高压输电塔的冲击作用不可忽视。

输电塔-线体系在断线作用下的动力响应

架空送电线路设计技术规程给出了断线情况下导地线静态平衡后的张力系数，该系数没有考虑塔-线体系的动态冲击效应。以晋东南-南阳-荆门1000kV输电线路沿山头汉江大跨越工程为参考，利用两基三线模型分析了断线工况下大跨越输电塔的动力响应。数值模拟分析表明，断线荷载对输电塔的冲击作用显著，应力放大系数γ达到1．42—1．94。该结论可以为输电线路相关规范的制定提供参考，也为类似塔-线结构体系的动力计算提供借鉴。

断线张力下覆冰输电塔极限承载力研究

冰冻灾害下,覆冰荷载导致输电塔架的破坏较为严重,而断线张力是引起倒塔的主要因素。利用非线性有限元理论,针对覆冰500kV猫头式输电塔,研究了10种加载模式下的极限承载力和破坏形式。计算结果表明,不同的加载模式下输电塔的破坏形式可以分为塔架局部弯曲失稳破坏、加载点位置的强度破坏和整体失稳破坏3种。论述了覆冰荷载的增加对不同加载模式下输电塔架极限承载能力和破坏形式的影响,为进一步认识输电塔架的力学性能提供了参考。

输电铁塔变形对导或地线张力影响的初步分析

分析了导或地线张力与导或地线长度、弧垂的关系,分析表明,导或地线长度的微小变化会使导或地线的弧垂和张力发生较大的变化,在铁塔设计时利用这一特性,对导、地线断线张力取值适当调整,能够带来可观的经济效益。

低张力导线在钢管杆或窄基塔线路中的应用研究

通过分析钢管杆和窄基塔线路的特点,提出了低张力导线的概念;通过结构变化,提出了低张力铝合金芯铝绞线、中强度铝合金芯铝绞线和铝绞线等三类低张力导线;通过向相关科研单位和生产厂家进行调研表明,低张力导线从研发到生产均具备可行性;以钢芯铝绞线JL/G1A-400/35为基准,基于"等外径"和"等载流量"两种思路共提出8种低张力导线进行比选,得出相关结论;提出了低张力导线的设计指导意见;通过效益分析可知,低张力导线具有显著的经济效益和社会效益,具有较大的推广应用价值。

220 kV猫头型输电塔在覆冰与断线耦合作用下的响应研究

利用弧长法有限元分析了猫头型输电塔在覆冰与断线耦合作用下的响应,研究了杆塔受弯、受扭及受弯扭的承载力变化规律、内力分布与变化规律、应力分布规律及斜材面外变形分布与变化规律,分析了不同塔型的破坏特征及覆冰厚度对杆塔承载力的影响。研究结果表明:杆塔在覆冰与断线耦合作用下,受弯使得受压侧主材及刚度突变处杆件屈服;受扭时塔头与塔身顶层横隔受力较大,使得其下方斜材屈曲;受弯扭导致塔底受压侧主材屈服及塔身斜材屈曲;杆塔覆冰后自重的增加会加剧其受压侧主材屈服及斜材屈曲,降低杆塔在断线荷载下的抗侧能力,在设计中应考虑覆冰与断线耦合作用对杆塔性能的影响。

基于断线张力的输电塔架整体稳定性研究

断线张力是输电线路倒塔的最重要因素之一.利用非线性有限元理论,针对500kV猫头式输电塔,研究了10种加载模式下的极限承载力和破坏形式.计算结果表明,不同的加载模式下输电塔架的破坏形式可以分为三个类型:塔架整体弯曲失稳破坏、从加载点开始杆件逐步进入塑性导致的整体失稳破坏和第一段塔腿斜撑及辅材面外失稳造成的整体失稳破坏.在承受扭矩和较大偏心的加载模式下,塔架的整体扭转承载能力相对较弱;当扭转达到临界角度时,塔架必然屈曲,直至最终破坏.