输电线路动态风偏响应特性及频域计算方法

以多跨输电导线在自重和平均风荷载共同作用下的静力平衡构型和刚度作为计算初始条件,假定在此基础上受脉动风荷载作用的响应属于小变形,采用美国土木工程师学会(ASCE)推荐方法考虑导线气动阻尼,提出了输电线路动态风偏响应频域计算方法,深入分析了振型组合阶数及组合方式对计算结果的影响,并与时域计算结果进行了对比。对比结果表明:导线动态风偏计算中必须考虑多阶振型的贡献,且各振型间的交叉项不可忽略;对于2跨输电导线,考虑前3阶振型的完全二次方结合(CQC)法能满足精度要求;对于5跨输电导线,需要考虑前9阶振型CQC组合。计算结果表明:悬垂绝缘子串风偏峰值脉动响应可达到平均响应的10%以上。因此当前输电线路设计中不考虑风偏脉动值是偏不安全的,是引起大风下风偏闪络的主要原因之一。

风荷载作用下输电线路数值模拟及金具失效分析

为了缓解风荷载作用下输电线路动力响应造成电力金具断裂失效等问题,通过建立整体输电线路有限元模型,利用随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport互相关谱,用谐波叠加法模拟沿输电线路方向多点互相关的随机风风速时程曲线,利用模拟的随机风荷载进行输电线路动力响应分析,提取导线单元的应力并换算为传递给线夹的集中力,对比稳定风荷载计算方法,建立随机风荷载和稳定风荷载两种典型的荷载工况,再通过ABAQUS建立整体连接金具有限元模型,研究了输电线路整体结构中连接金具及复合绝缘子的应力情况。结果表明:风荷载对金具应力有显著影响;在整体模型中,球头挂环较其他金具容易发生断裂破坏,其次是线夹和直角挂板;复合绝缘子杆部连接处采用球头球窝连接方式,容易产生较大弯曲应力而造成杆部过渡处断裂。

输电线脱冰过程中耐张串金具的受力仿真分析

针对脱冰过程中导线张力对输电线连接金具的破坏作用,运用ABAQUS软件分别建立特高压输电线路的导线模型和耐张串连接金具的整体模型。然后基于改变密度法模拟均匀覆冰的六分裂导线和覆冰脱落过程,研究不同步脱冰时各子导线的动态张力和导线束扭转角的变化规律,结果表明未脱冰子导线的动态最大张力大于导线覆冰静态张力,导线动张力与导线束的转角大体呈负相关关系。最后选取导线覆冰静态张力和脱冰引起的导线最大动张力、最小动张力、稳态张力分别施加到耐张串金具模型上进行有限元分析,发现耐张串各连接金具的应力与导线张力的相关关系不一致;对应力较大和存在形状突变的金具进行单独分析,判断其相应的破坏模式,为线路金具设计及优化提供了参考。

典型覆冰导线脉动气动力特性及风偏响应

为了研究冰风工况下导线的风偏响应特性,通过刚性模型高频天平测力风洞试验,测定D形和新月形覆冰导线气动力的平均值和脉动值,获得两类覆冰导线的气动力系数随风攻角的变化规律,验证了覆冰导线顺风向脉动风荷载的准定常假定.利用频域计算方法,研究两类覆冰导线的风偏特性.从覆冰导线气动力和风偏特性两方面对我国规范相关规定的合理性进行研究.结果表明,覆冰导线气动力受覆冰形状和风攻角的影响很大;D形覆冰导线在某些风攻角工况下的风偏响应接近大风工况下的裸导线;我国现行输电线路设计规范忽略覆冰形状和风攻角等因素对导线气动力的影响,对导线的阻力系数取单一值,这种规定不尽合理;采用规范风荷载计算得到的覆冰导线风偏响应在大多数工况下偏小.

随机风作用下耐张串金具的安全性分析

以祁韶线在大风天气下发生LT4联板屈服及屏蔽环断裂为背景,评估耐张串中各金具在极端条件下的安全性。首先基于谐波叠加法模拟多点相关的风速时程曲线,然后分别建立6分裂导线模型和耐张串金具模型,再通过有限元方法模拟单档输电线在随机风作用下的动力响应。将导线的动张力变化最剧烈的区段施加于耐张串金具模型中,数值模拟各金具在该工况下的应力分布,并判断金具的易损位置及破坏机理。研究发现:挂点金具、U型挂环、支撑架局部应力均达到了其屈服强度;LT4联板应力达到了303.9MPa,产生了明显的弯曲现象;屏蔽环的应力振荡频率高,易产生疲劳破坏。同时,针对以上易损金具提出改进措施,为以后优化和改进输电线路金具提供理论参考。

相地间隔棒对特高压八分裂导线的静态张力影响分析

分析相地间隔棒的不同布置方式对特高压八分裂导线静态张力的影响,结果表明:安装相地间隔棒后整档导线张力显著增大;相地间隔棒在同一档导线中的不同布置方式对导线张力影响较大;安装相地间隔棒处,导线的张力有明显的跳跃现象;静载荷下相地间隔棒不会引起导线损伤。

钢芯铝绞线压接缺陷统计分析及典型缺陷对承载性能的影响

通过对大量实测数据及26个省、自治区、直辖市统计数据的深入分析,确定了钢芯铝绞线压接结构的典型缺陷及其所占比例,系统分析了各种缺陷形成的原因。而后通过X射线成像和准静态拉力实验相结合的方法,研究了各种典型缺陷在不同尺寸下对压接结构承载能力的影响,结合试验结果分析了不同缺陷对承载能力影响的机理。研究结果表明,防滑槽漏压、防滑槽欠压和不压区压接为最主要的三种缺陷,其中防滑槽漏压、欠压以及铝管压接长度不够会增大钢芯承受载荷的占比,钢芯穿管不到位、钢芯断裂会增大铝绞线承担载荷的比例。

热处理对接续金具用42CrMo4钢微观组织及力学性能的影响

采用热膨胀仪测量了42CrMo4钢的CCT曲线,确定了其奥氏体相变结束点为823.2℃,马氏体相变临界冷速为10℃/s;对水冷后的42CrMo4钢在570~720℃进行回火,利用组织观察与萃取析出相XRD分析的方法研究了回火温度对42CrMo4钢组织与力学性能的影响。结果表明,在570~660℃回火,42CrMo4钢析出相由M;C;和M;C组成,随回火温度提高M8C7含量逐渐降低,当回火温度超过690℃时析出相为M_(3)C。在570~720℃回火,随着回火温度的升高,42CrMo4钢的强度降低、韧性提高。

回火温度对高Si铁素体/马氏体耐热钢组织与力学性能的影响

对高Si含量铁素体/马氏体钢在550～800℃进行系列回火试验,利用相图计算、组织观察与萃取析出相XRD分析相结合的方法研究了回火温度对高Si含量铁素体/马氏体耐热钢组织与性能影响。结果表明,在550～800℃回火,高Si含量铁素体/马氏体钢析出相由M_(23)C_6和(NbV)(CN)组成;当回火温度低于750℃时,随回火温度升高M_(23)C_6在析出相中所占比例逐渐升高;而当回火温度超过750℃时,M_(23)C_6溶解,其在析出相中所占比例逐渐下降。在700～800℃回火,随着回火温度的升高,高Si含量铁素体/马氏体钢强度和硬度均降低。