输电线路杆塔接地装置冲击特性的模拟原理

降低输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻是减小输电线路雷电故障的一种有效方法。用电磁场理论和相似理论论述了杆塔接地装置冲击特性的模拟原理，得出了用模拟试验方法研究接地装置的冲击特性时各相关量之间的模拟比例关系和火花放电效应的模拟准则。在一套复杂的模拟试验系统中得到的模拟试验结果与真型试验结果吻合得较好。     

土壤模型复杂化对输电线路杆塔接地及耐雷性能的影响

传统输电线路杆塔接地工程设计均基于无限大均匀土壤电性模型,该土壤电性模型与实际土壤不符,可能造成接地设计的不准确。基于拉普拉斯方程,推导了水平双层和垂直双层土壤电性模型下的杆塔接地装置的电位函数表达式,从而提出了相应条件下接地电阻的计算方法。以三门峡地区110kV中横线典型铁塔接地为例,分别采用规程法和分层土壤精确计算法,对无限大均匀土壤、水平双层和垂直双层等土壤电性模型下的典型线路杆塔反击跳闸率进行了计算。结果表明,若以无限大均匀土壤设计接地装置,其反击跳闸率较土壤二分层情况低。     

水源区杆塔外敷电极条件下的基础接地特性

水电变电站出线段杆塔接地施工往往受地形和征地条件制约,研究水源区杆塔桩基散流特性并提高桩基自然接地的散流能力对水源区电力线路防雷具有实际意义。本文采用COMSOL Multiphysics软件建立水源区杆塔桩基散流模型,提出基于桩基外敷柔性电极的基础散流优化方法,分别对杆塔桩基在柔性电极不同外敷面积、不同外敷半径和不同连接位置条件下的基础接地电阻、桩基内钢筋电流密度以及外敷电极电流密度进行计算。研究表明：桩基外敷柔性电极对于改善桩基内钢筋散流有明显效果,外敷柔性电极的敷设面积、敷设位置、敷设半径等是影响桩基散流特性的重要因素,改善外敷柔性电极的布置方式有利于降低杆塔基础的接地电阻值。本文仿真计算相关结论可为水源区输电线路杆塔接地设计与降阻改造提供参考。     

基于等效刚度的输电杆塔简化方法研究

本文提出了一种基于等效刚度的输电线路杆塔简化等效方法,并利用算例验证了该方法的正确性。基于ABAQUS有限元软件,采用本文提出的简化等效方法、精细化杆梁混合模型以及传统固定约束等效方法分别模拟研究了典型大刚度直线塔和小刚度耐张塔在舞动条件下的动态响应。模拟结果表明：对于刚度较大的输电杆塔,三种等效方法模拟得到的舞动垂直位移、水平位移、扭转角度和振动频率结果十分接近,误差不超过3.3%;而对于刚度较小的输电杆塔,本文提出的等效方法与精细化杆梁混合模型研究获得舞动幅值、振动频率同样十分接近,最大误差不超过10%,而传统的固定约束方法的扭转角度最大误差达到60.58%。因此,本文提出的等效刚度方法能准确有效反映出杆塔对导线振动特征的影响,可用于各种动载条件下导线动态响应特征的快速简化研究。     

基于GWO改进神经网络的风致输电杆塔响应计算方法

针对基于有限元方法的风致输电杆塔仿真模型存在模型参数设置复杂、响应速度低下等问题，本文提出了一种结合杆塔仿真计算与机器学习的杆塔应力快速计算方法，实现了风致输电杆塔仿真模型的高效运算。本文首先利用有限元仿真分析10~35 m/s风速0~90°风向下输电杆塔的应力结果，将其作为神经网络训练样本；分析杆塔本征参数及气象因素对杆塔应力结果的影响，提出一种基于风速、风向和塔材类型等因素的特征值选取方法；利用GWO优化算法提高神经网络准确度，建立基于GWO-BPNN的杆塔风致应力计算模型，计算速度可达建模仿真的10倍以上。在准确率上，基于数据集划分训练集及验证集，模型准确率在98%以上，将计算结果与实际杆塔受灾情况相比情况一致。本模型可用于输电线路防风预警，致力于输电线路防灾减灾。