大雾天气下基于张力调整弧垂的架线技术研究

经纬仪等设备在大雾天气下无法使用,这使得输电线路在施工中的弧垂无法采取常规方法进行观测,导致紧线质量低.针对该问题,提出了基于张力值来调整弧垂的思想.推导了将悬垂绝缘子串偏斜考虑在内的精确张力求解公式,将耐张塔绝缘子串与导线连接处作为张力测量点,设计了相应的施工工艺.通过工程实例验证了该架线技术的有效性.     

考虑相邻档及绝缘子对输电导线找形的影响

为了精确求解导线在静力载荷下的形状,首先找出考虑相邻档导线及绝缘子对导线端部约束影响的数学模型,并用悬链线法推导了覆冰导线在静力载荷作用下的悬垂函数及弧垂公式,然后用传统数学模型推导的悬垂函数和笔者推导的悬垂函数分别计算同一条覆冰导线在静力载荷下的形状.通过两种悬垂函数计算结果的对比,得出了笔者提出的数学模型优越于传统数学模型.使用ANSYS有限元软件,采用找形分析法对笔者提出的数学模型进行了找形计算,通过与笔者提出的悬垂函数计算结果对比,得出了简便的有限元法也能够精确计算导线在静力载荷作用下的形状.最后用有限元法计算并分析了不均匀覆冰载荷对导线找形的影响,得出了一些有实际意义的结论.     

基于塔线体系的中冰区分裂导线断线响应分析

为了掌握中冰区分裂导线覆冰断线张力变化特性,考虑输电塔、导线、绝缘子串等构件的力学特点、设置导线阻尼和边界条件,建立了三档四分裂耐张段塔线体系有限元模型,分析了不同断线工况时导线断线张力变化规律,研究了覆冰厚度、断线根数、绝缘子串长度、档数、断线位置等因素对于导线断线张力的影响规律,探索了导线断线张力差动态峰值与静态稳定值的关系。结果表明:中冰区塔线体系数值建模方法可用于导线的断线张力计算;分裂导线断线时,导线不平衡张力差呈现振荡衰减趋势,覆冰厚度越大、分裂导线断线根数越多,导线的断线张力越大。绝缘子串长度越长,断线张力越小。线路档数对断线张力影响较小,断线位置由悬挂点向档中变化时,导线断线张力变小。多分裂导线全断时的张力差动态峰值和静态稳定值之间也呈现一定线性关系,两者的比例系数约为2.26。     

悬链线方程在高压架空输电线路中的应用

通过分析高压架空输电线路受力情况,得出其轨迹方程为悬链线方程的结论.然后利用悬链线方程近似方法分析计算在一般情况下和等高条件下的悬长、重心、弧垂及受到的张力情况.     

变电站跳线悬挂曲线数学模型研究

跳线一般由耐张线夹和软导线组成,为此对耐张线夹和软导线在不同坐标系中分别进行受力分析,建立各自的空间悬挂曲线方程,然后将软导线的悬挂曲线方程通过坐标变换,构建一个统一坐标系下的跳线悬挂曲线模型,并利用Matlab编程求解跳线的下料长度和最大弧垂.以某1 MV变电站为例,利用实际的材料参数与结构参数,进行Matlab计算得到跳线的下料长度.并将安装后的跳线实际弧垂与设计弧垂进行对比,弧垂误差小于0.5%,满足2%~-2.5%的工程施工要求.     

悬索的理论计算与实测误差分析

以工程索道实测数据为真值,将架空索道抛物线理论(加氏、堀氏)和悬链线理论的有荷线形与拉力计算结果与实测数据分别进行比较分析,结果表明:相对于抛物线理论(加氏、堀氏)的计算结果 ,悬链线理论与实测值的平均误差率最小、精度最高,堀氏次之,加氏误差最大、精度最低.悬链线可以正确地描绘悬挂缆索的线形和拉力.     

±800kV直流线路邻近耐张塔档弧垂与验评规程偏差的讨论

110kV～500kV架空电力线路工程施工质量及评定规程》（DL∕T 5168-2002）中对导、地线相间弧偏差一般按合格级300mm,优良级250mm执行,连续档紧线观测弧垂时,必须执行这个标准,但输电线路工程遇到连续档较少的耐张段时,难免会选择邻近耐张塔档作为观测档,铁塔受转角度数、横担宽度、基础预偏、横担预拱、耐张串长、串重等影响,相间实际档距和高差可能不相等,这种情况下观测的弧垂就不一定能《评定规程》标准执行。本文以工程实际为例,计算相间弧垂实际偏差,探讨邻近耐张塔弧垂观测方法。     

考虑水流力作用的锚链力计算方法

为了研究水流对锚链力的影响,对锚链悬链段采用了质点-弹簧模型,考虑锚链受到的水流力和弹性变形的影响因素,将各点的静力平衡方程相互叠加,建立了锚链力方程并进行了算例的计算。在流速较大时,使用经典悬链线方程计算锚链力的误差较大;当水深超过15m后,3种轻质锚链的锚链力误差均超过5%。研究表明,在锚链力、锚链悬链段形态和水平投影长度方面,锚链力方程的计算结果较经典悬链线方程的偏大,且计算结果受流速和水深的影响。     

500kV超高压绝缘子串的电位分布

本文介绍用电解槽检验不同塔型的绝缘子串对地电容的方法,测量特殊高塔的绝缘子串电位分布;实测变电站母线耐张串的电位分布及起晕电压,给出了相应的防晕措施。     

基于ATP-EMTP的绝缘子串闪络模型研究

在计算输电线路的对雷水平时,《规程》中所采用的方法是利用标准波实验得到的伏秒特性曲线和伏秒特性定义来判断绝缘子串两端雷电过电压的闪络情况,但所得的计算结果往往趋于保守.为了准确计算线路的耐雷水平,本文建立了基于先导法的绝缘子闪络模型,并以某220 kV线路为例,比较了规程法和先导法下线路的耐雷水平,结果表明,和传统的规程法相比,先导法判断绝缘子闪络时与实际运行情况更相符,计算准确性更高.     

多跨输电线平面振动特性的传递矩阵法分析

推导了无抗弯刚度弹性浅悬链线的平面上下振动微分方程及其一般解，并用该解求得一般传递矩阵，可处理任意对称与非对称（相对于悬链线最低点）浅悬链线。对于大多数工程情况，瓷瓶串可看作是刚性的，并且在乎衡状态下瓷瓶串是铅垂悬吊的，在此条件下可得出特殊传递矩阵，并可用于具有不同跨度的多跨线的分析。     

变电站软母线下料长度二分法数值计算模型

针对变电站软母线的下料长度问题,提出一种二分法的数值求解模型.首先在假设水平应力已知的条件下,由受力分析建立软母线下料长度的非线性耦合解析模型,进而设计变电站软母线下料长度二分法数值计算模型,并利用二分法得到精确的数值解.仿真与应用结果表明,数值计算模型能够得到非常准确的下料长度,安装后的软导线总弧垂误差均在-2%~+3%以内,具有良好的施工效果.     

沿悬式绝缘子行波电力传输系统传输特性研究

为了给输电线路低压侧杆塔上的在线监测设备供电,提出了一种新型沿悬式绝缘子串进行电力传输的方法,以悬式绝缘子串作为能量传输的载体,将输电线路上在线取能装置获得的电能通过高频变换的方式传递杆塔一侧,通过实验验证了方法的可行性。搭建了绝缘子串传输特性实验平台,并对频率、绝缘子串数量和绝缘子型号对传输效率的影响进行研究。实验结果表明以绝缘子串为载体进行电能传输具有较高的传输效率,如500 kV输电线路用30片绝缘子串传输效率为72.6 %,而220 kV输电线路用14片绝缘子串的传输效率可达91.27 %。由此可见利用悬式绝缘子串作为能量传输载体为杆塔在线监测设备供电具有可行性。     

山区大高差500 kV输电线路脱冰跳跃高度的计算方法

超特高压输电线路不可避免地经过高海拔和重覆冰的山区，大高差输电线路脱冰造成的不平衡张力和导线跳跃会对其电气及机械性能产生重要的影响。本文针对爬坡、翻山和跨谷等三种典型的山区500kV输电线路，建立了5档导线-绝缘子脱冰跳跃模型，通过附加力法得到了高差形式和高差角对导线跳跃高度幅值和不平衡张力的影响规律。结果表明：脱冰档存在高差时高侧绝缘子挂点受到的不平衡张力比低侧大，随着高差角的增大，低侧绝缘子挂点受到的不平衡张力加速减小，在30°时较高侧悬挂点受到的不平衡张力可达较低侧的3.06倍；相较于跨谷型，翻山型脱冰档两侧受到的不平衡张力更大，随着高差角的增大，翻山型与跨谷型的不平衡张力与跳跃高度均呈相反的变化趋势，在30°时翻山型不平衡张力达到最大值为30454.6N，跳跃高度达到最小值为10.02m，此时跨谷型不平衡张力达到最小值，跳跃高度达到最大值；通过分析弧垂差、跳跃高度幅值及线路高差角之间的关系，拟合得到大高差输电线路导线脱冰跳跃高度的计算公式，对线路设计和运维具有重要的工程价值。     

有限差分法在斜拉索张力振动测试识别中的应用

振动法测量斜拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系，考虑斜拉索边界条件、抗弯刚度和垂度的影响，使用有限差分法将斜拉索的静力平衡方程和自由振动方程离散，通过求解特征值问题建立了索力与振动频率的关系；然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较，通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小，最后修正的拉索张力则为斜拉索实际张力．通过对实际工程的测试结果分析表明，本文方法具有准确、实用的特点，可有效提高振动法测量斜拉索张力的精度。     

空间悬链线索单元的非线性有限元分析

根据弹性悬链线的理论解析解推导出适用于索结构有限元分析的空间悬链线单元,得到了两节点索单元的切线刚度矩阵和索端张力的精确表达式。采用索单元等效节点荷载的全量算法,通过Newdon-rapson双重迭代法实现非线性问题的求解。所提出的基于空间悬链线单元的半解析非线性有限元分析方法可充分考虑几何非线性的影响,实现对任意方向空间荷载下索的初始位形和内力分析。算例表明,该计算方法精确有效。     

大跨度悬索自振参数的精确单元计算方法

大跨度悬索的自振参数的确定是研究悬索结构振动的基本条件,其振动有非线性特征,而且还存在明显的面内和面外的振动,振动过程复杂。大跨度悬索自振参数的确定无论是从实际测量还是理论计算,都有一定的难度,在理论计算上目前只能用非线性微分方程方法来求得近似解,然而其求解过程却异常复杂。本文主要从悬索单元的平衡关系出发,以悬索微元为基本研究对象,推导出精确索单元的自由振动特征方程,用线性单元及非线性单元对悬索单元进行模拟,得到相应的刚度矩阵及质量矩阵,计算得悬索的面内自振参数。通过矮寨悬索桥的工程实例将其计算结果与有限元软件计算结果和实测值进行对比,验证了本计算方法的准确性,得出了线性单元模拟计算简单,精确度较差和悬链线模拟计算与有限元计算较接近,与实测值误差也较小的结论。     

燕尾型对数天线悬索结构分析

 为了使天线帐成形美观、结构可靠,本文以燕尾型对数周期线天线结构为研究对象,提出了燕尾型天线结构尺寸的一种近似的解析计算方法.在满足给定振子垂度的要求下,利用小垂度柔索理论计算出各振子拉力,通过分析天线边吊索在垂直面内的受力情况,利用力矩平衡关系计算出边索各挂点的坐标值及其两端拉力.如果各振子和边索拉力值不符合要求,则通过调整振子垂度和最短尾线来重新分析计算,直至各拉力值都在允许范围之内,停止迭代计算.输出天线帐边索和尾线的长度及其各索的预拉力,为天线结构设计、材料选择和工程应用提供数据支撑.通过实际工程验证,表明采用该方法得到的分析结果具有良好的工程应用价值.本文方法适用于大小不等、间距不等、方向不同的集中载荷作用下竖向线天线边吊索的分析计算.     

悬垂绝缘子串动态风偏响应的数值模拟

针对传统计算方法的不足，采用有限单元法计算分析动态风作用下悬垂绝缘子串的风偏．利用ABAQUS有限元软件计算模拟了500kV高压输电线路中悬垂绝缘子串在2个典型阵风和脉动风作用下的风偏．计算结果表明，该2种动态风作用下悬垂绝缘子的风偏大于由现有高压输电线路设计规程方法确定的风偏，这可能是近年风偏闪络事故频发的原因之一．