输电塔线体系风致覆冰脱落动力响应的研究

建立了两塔三线模型,采用数值实验研究了输电线路的动力特性和中跨覆冰导线发生舞动时覆冰脱落、覆冰不脱落这两种工况的输电塔线系统的动力响应特性,探讨了不同风速下二者响应的差异.计算模型考虑了输电线的初始变形和初始应力.分析结果表明,塔端不平衡张力和邻跨导线横向振幅都随着风速的增加而增大,舞动导致的覆冰脱落使邻跨导线横向振动频率大幅增加,竖向回弹高度相对减小,而中跨的竖向回弹高度和横向振幅分别增加了73.9%和57.7%左右.舞动导致的覆冰脱落对线路的影响不容忽视,在实际线路的设计中应加以特别的考虑.     

超高压输电线脱冰动力响应数值模拟

采用ABAQUS软件建立500 kV超高压输电线路的有限元模型,计算分析具有不同结构参数的耐张线路段在各种脱冰工况下导线的动力响应,获得导线冰跳高度和张力随时间的变化,进一步得到脱冰率、覆冰厚度、耐张段档数、档距以及高差等对导线脱冰后最大冰跳高度的影响规律,为重冰区超高压输电线路电线的间隙设计以及杆塔设计提供依据.     

输电线路脱冰跳跃高度的理论计算公式

将输电线的脱冰荷载视为一种突加动荷载,考虑阻尼的衰减效应,基于功能原理和能量守恒定律,推导了导线跳跃高度的理论计算公式.该公式揭示了脱冰跳跃的动力学本质,建立了跳跃高度与弧垂差的定量关系.算例分析表明,公式计算结果与有限元结果吻合良好,满足工程设计要求,可为输电线路设计提供理论指导.     

输电线脱冰动荷特性试验

以湖南某220 k V输电线工程为原型,基于动力相似理论,设计了缩尺比为1︰20的2档塔线体系试验模型.采用程控方式控制模拟覆冰荷载的脱落,实现了拉链式脱冰和同时脱冰、整档脱冰与局部脱冰等多种工况.通过对这些脱冰工况下输电线的位移瞬态响应进行测试与分析,得出了脱冰动荷系数和跳跃高度随脱冰速度、脱冰量以及脱冰位置等参数的变化规律,这些规律可为塔线体系的设计提供参考.     

线路覆冰分层脱落动力响应的研究

覆冰线路脱冰方式影响着整个线路的动力响应.利用数值试验方法建立了4塔5线有限元耦合模型,覆冰模拟采用附加冰单元法.研究了中跨中部导线外侧的两层覆冰同时发生脱落和两层覆冰在不同时刻相继发生不同厚度脱落时体系的动力响应.分析结果表明,两层覆冰在不同时刻相继发生脱落比覆冰在同一时刻一次性全部发生脱落引起的线路回弹高度、不平衡张力和跨中导线张力的最大值分别减小24%,17%和14%左右.当导线运动至最低点而第2层覆冰发生脱落时引起的线路回弹高度最大.无论两层覆冰脱落的时间间隔多长,线路脱冰后最终都具有相同的稳定振动状态.当最外层覆冰厚度占覆冰总厚度的3/5左右时,分层脱冰对线路体系的影响最小.对覆冰分层脱落的研究结果表明,以往采用覆冰一次性全部脱落假设得到的线路脱冰荷载取值偏保守,尚有可供优化的空间.     

多参数影响下输电线链式脱冰实验研究

输电线路脱冰振动产生的动态张力严重时将会导致线路断裂、倒塌等事故.文章以某工程为原型,基于动力相似理论,设计出1:30的单跨覆冰输电线的缩尺模型,采用电磁铁控制集中重物的释放来模拟覆冰输电线中冰荷载的脱落,开展链式脱冰和瞬时脱冰实验研究.研究了脱冰速度、脱冰方向,以及高差和防振锤单跨输电线脱冰振动响应的影响.结果表明:链式脱冰比瞬时脱冰跳跃高度低;无论是链式还是瞬时脱冰,脱冰跳跃最大高度随脱冰速度减小而减小,最终趋于瞬时脱冰的50％;在有减振装置防振锤情况下,链式脱冰减振效果更加明显;跳跃最大高度随高差倾角的增大而急剧增大,从中间到两边的脱冰方式最不利.     

输电线路脱冰跳跃幅值影响因素分析

导线覆冰脱落会引起导线剧烈跳跃摆动,导致输电线路产生严重的机械、电气事故．为明确输电线路脱冰跳跃幅值特性,揭示各项参数及其交互作用对冰跳幅值的影响规律,采用数值模拟方法,建立导线一绝缘子串耦合模型,对冰跳幅值在不同影响因子作用下的变化特性进行研究．结果表明,导线跳跃幅值随着覆冰厚度、脱冰量、导线刚度的增加而增加,其增大的幅度不断上升;冰跳幅值随着连续档数的增加而趋于稳定;悬挂点高差、绝缘子串长度等因素对跳跃幅值影响较小;不同脱冰方式导线跳跃幅值相差较大;风荷载对导线横向摆动影响较大,对竖向跳跃影响较小;交互作用分析过程中,脱冰量对冰跳幅值影响最大,脱冰方式与脱冰量之间的交互作用对幅值影响最小．相关成果为覆冰线路设计及后续覆冰脱落分析研究提供参考借鉴．     

架空输电线脱冰跳跃高度的计算公式

在采用有限元数值模拟方法研究架空高压输电线脱冰跳跃问题的基础上,通过对各种脱冰工况和不同参数情况下导线脱冰动力响应数值结果的分析,得到导线脱冰后最大跳跃高度与导线脱冰前后静止状态的弧垂差之间的定量关系,进而给出连续档最大跳跃高度的工程实用简化计算公式.利用该公式可以简化重冰区高压输电线导线之间以及导地线之间安全间隙的设计,具有重要的工程实用价值.     

输电线路脱冰参数化有限元法的实现及应用

针对输电线路脱冰动力响应计算问题提出基于参数化有限元的分析方法.首先实现了结构的参数化建模和荷载的参数化模拟;然后基于ANSYS软件平台,以VC++为开发工具,编制交互界面软件以实现不同相数、不同档数和不同分裂数的输电线路脱冰参数化有限元分析,实例证明该软件具有较高的精度和实用性;最后利用该软件进行不同参数条件下脱冰工况计算,对传统的冰跳高度经验公式进行修正,使该公式能够较为精确地计算实际线路的脱冰跳跃高度,并能作为线路设计的参考依据.     

输电导线脱冰跳跃高度实用简化计算公式

冰区输电线路杆塔塔头设计需要考虑绝缘间隙,其与导线脱冰最大跳跃高度直接相关。针对现有导线脱冰跳跃高度计算公式不适用于大档距大高差线路的问题,在已有研究成果基础上,重点针对大档距大高差线路,采用有限元方法模拟研究在不同线路结构参数和脱冰条件下导线的脱冰动力响应,通过分析数值模拟得到的导线冰跳高度与其脱冰前后弧垂差、线路档距和高差等的数据关系,采用非线性回归方法,得到计入线路档距和高差影响的导线脱冰跳跃高度工程适用简化公式,该公式适用于包括大档距大高差的线路,完善了公式的适用范围。