输电塔-线体系覆冰增长动态响应分析

为了有效分析输电线路在覆冰作用下的正常运行情况,针对重覆冰区气象特征,结合旋转圆柱覆冰增长模型对覆冰区域进行12 h覆冰荷载及风荷载的计算;根据110 kV输电线路特征,采用梁杆分析单元,建立多塔塔-线耦合有限元模型;然后,基于有限元法(FEM)分析软件ANSYS进行覆冰增长动态响应分析.研究表明：在12 h覆冰过程中,线路整体运行平稳,不会出现失稳倒塔现象;不均匀档距和高差在顺线路方向对杆塔影响较大,12 h覆冰过程中杆塔塔头最大应力分别超过标准杆塔7.6%和12.2%;转角由于横向力作用对杆塔扭转影响较大,12 h覆冰过程中转角10°和15°的杆塔塔身最大应力分别超过标准杆塔98.5%和192.4%;线路中不均匀档距、转角及高差产生的不平衡张力是导致杆塔变形增大的主要原因.分析结果同线路实际运行情况相符,可用于架空输电线路覆冰可靠性分析和指导线路除冰.     

基于传感器信息融合的输电线路杆塔稳定性监测方法的理论分析与方案设计

受输电线路覆冰和舞动影响,杆塔稳定性会因为部件的机械形变或机械共振而被破坏,从而威胁输电线路的安全性。因为系统的复杂性,在线监测系统是防治覆冰、舞动的关键技术。论证了采用多传感器信息与智能视频分析相结合的方法监测杆塔部件的机械形变和结构破损可增强检测的准确性、有效性和快速性,给出了杆塔稳定性监测方案。     

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.     

探讨对郴州输电线路冰灾的处理对策与措施

本文结合输电线路遭受破坏后出现的问题,提出了应从冰区划分、线路设计及改造、应急运行方式等方面采取对策和措施,以防止和减少严重覆冰对输电线路造成的破坏和影响。并针对此次电网大面积冰灾的特点提出了今后的研究重点,包括情监测及预警、杆塔破坏特性、线路设计参数及标准、防冰材料、除冰手段等建议从多几个环节开展全方位研究。     

斜撑角钢杆对输电铁塔受力状态影响

输电杆塔作为复杂的格架式结构,杆件众多,目前并不明确各杆件对杆塔整体承载性能的影响,通过有限元仿真分析,系统研究某三档四塔塔线体系在风载作用下的应力分布情况,并结合某倒塔现场,确定杆塔支撑杆件对杆塔整体受力状态及稳定性的影响。研究结果表明:当杆塔完好连接时,在风载及覆冰作用下杆塔最大应力点处于塔脚位置。当杆塔横隔面处缺失1根斜材时,应力最大点转移至横隔面主材处;横隔面处缺失2根斜材时,应力最大点出现在横隔面辅材处。相比杆塔完好连接,当杆塔横隔面处分别缺失1根、2根斜材时,在风载作用下应力最大值增加61%、49%,在风载、覆冰和脱冰耦合作用下,应力最大值增加130%、230%。缺失2根斜材时,横隔面多根杆件会因为过载而出现弯折,引起杆塔由横隔面处弯折倒塌。研究结果对输电杆塔的结构设计、局部强化以及输电线路日常运维具有一定的参考价值。     

基于光栅传感器的高压输电线杆塔监测

通过对输电线杆塔力学分析,利用传感器技术获得杆塔的最薄弱部位的扭转力矩、拉力、倾斜角度等信息,传送到集控中心进行数据比对,由后台控制系统做出判断,明确杆塔出现的机械失效问题,从而作出预警。传感器技术和杆塔的力学分析结合提高了杆塔机械失效监测的效率,通过该方式管理人员可及时掌握杆塔信息,及时发现安全隐患,有效减少导线覆冰引起的杆塔受损灾害的发生。     

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。     

应用新型抱杆吊装重冰区直线塔横担

在向家坝－上海±800kV特高压直流输色线路工程中，重冰区直线塔横担具有结构高度高，横担长，重量大等特点。采用新型格构式钢管抱杆，内悬浮外拉线能安全高效吊装重冰区直线塔横担。     

50mm重冰区铁塔试验分析

基于50 mm重冰区铁塔真型试验,对双角钢受力特性及承载力进行了分析研究,得出了一些重要结论。     

猫头型输电塔在覆冰与风荷载下的动力稳定

利用增量动力分析法和弧长法有限元分析了猫头型输电塔的动力稳定,对比了输电塔静力与动力失稳前、后的受力特征,分析了覆冰厚度和风向角对输电塔动力失稳的影响。通过静力失稳与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不同覆冰厚度及风向角下,输电塔动力失稳临界平均风速。结果表明:杆塔失稳主要由塔身底部主材屈服、斜材面外变形增大引起;随着覆冰厚度的增加,杆塔静力失稳与动力失稳的差别加大,杆塔在风力动载下的塔顶侧移显著增加,动力失稳临界平均分风速显著减小。输电塔在风荷载作用下的整体稳定性应考虑动力效应及覆冰条件的不利影响。     

对500kV二自线(凉山段)间隔棒的探讨

为避免四分裂及以上导线发生舞动,通常采用安装相间矩形间隔棒的方法进行消除.但对高海拔、重冰区段线路来说,安装相间矩形间隔棒效果不是很好,矩形间隔棒变形、损坏、甚至断裂的现象时有发生,严重威胁着线路安全运行.本文结合500kY二自线凉山段进口加拿大4型间隔棒实际使用情况,对高海拔、重冰区线路间隔棒进行了一些分析探索.     

架空输电线路纵向不平衡张力的精确计算

不均匀覆冰(或不均匀风)会使直线塔两侧出现不平衡张力,导致铁塔受到弯矩和扭矩或绝缘子串上拔,产生永久性事故。采用悬链线模型精确计算杆塔的不平衡张力,是重覆冰地区架空输电线路设计的基础。本文介绍了求解上述问题数值的精确计算方法,通过与规程对比,表明计算方法正确。     

低温雨雪冰冻天气对输电线路运行的影响分析及防范建议

2008年初我国南方大部分地区出现历史罕见的连续低温雨雪冰冻天气,使多条输电线路覆冰严重,导致电线断线、杆塔倾覆,由于短时间内无法恢复,最终导致电网大面积停电事故.本文通过分析低温雨雪冰冻天气对输电线路运行的影响,提出对输电线路防覆冰措施的一些防范建议.     

低温雨雪冰冻天气对输电线路运行的影响分析及防范建议

2008年初我国南方大部分地区出现历史罕见的连续低温雨雪冰冻天气,使多条输电线路覆冰严重,导致电线断线、杆塔倾覆,由于短时间内无法恢复,最终导致电网大面积停电事故。本文通过分析低温雨雪冰冻天气对输电线路运行的影响,提出对输电线路防覆冰措施的一些防范建议。     

微气象区500 kV输电线路抗冰能力校核分析

针对覆冰后输电线路及杆塔的受力情况问题,采用传统导线受力计算模型对连续两次发生覆冰跳闸的500kV线路进行抗冰能力校核,研究了覆冰跳闸前后导线荷载、线间距离、不平衡张力以及脱冰跳跃幅值的变化情况。通过覆冰荷载模拟实验,结果表明:OPGW光缆覆冰过载能力低于地线5mm,且受导电率影响较大;不均匀覆冰后地线的不平衡张力易整体超标,而导线仅在耐张塔两侧超标,且主要受力杆件为耐张塔横担主材;在档距大于550m时,脱冰跳跃的相间净空距离即可引起导线间隙放电。     

基于微气象的输电线路覆冰过程综合辨识方法

输电线路覆冰会引发导线断股、杆塔折损等事故,严重威胁电网的安全运行,因此能否准确预测输电线路覆冰情况对电力系统的安全稳定运行具有重要意义.针对输电线路覆冰过程模型不易建立的问题提出了一种基于微气象的覆冰过程综合辨识方法.该方法涵盖了多项式回归模型、时间序列模型和机器学习模型,利用Matlab中的系统辨识工具箱和libsvm工具箱较为便捷和全面的对覆冰过程进行辨识与建模.首先对获取的数据进行预处理,然后选择合适的模型结构进行参数辨识得到初始模型,最后对初始模型进行验证得到最终辨识模型.实验表明,综合辨识方法能够实现对不同模型特点的输电线路覆冰过程进行精确预测,并且提高了输电线路覆冰预测模型建立的便捷性和全面性.     

水平对数周期天线振子杆裹冰模拟试验

为研究水平对数周期天线振子杆的抗裹冰能力,以某地区天线的振子杆为研究对像,进行了裹冰模拟试验和仿真分析。结果表明,改进设计后振子杆无损坏,可满足重裹冰区的裹冰要求。试验数据同时还验证了理论分析结果的可使用性,两者的变化趋势一致,振子杆最大节点位移出现在工况二下第4节末端为347.55 mm,与仿真结果相对误差为5.87%。表明在条件不允许做试验的情况下,可通过仿真代替试验指导设计,该方法方便快捷经济。     

覆冰舞动下500 kV猫头铁塔损伤分析及改造技术

500kV猫头塔在我国超高压输电网系统中发挥着重要的作用,但其在覆冰舞动条件下的倒塌事故频繁发生。针对覆冰舞动条件下输电铁塔杆件内力的准确计算问题,本文首先引入超静定结构的概念,提出了一种基于n次超静定结构的杆塔内力求解方法;然后根据导地线参数推导出了覆冰舞动条件下挂线点的受力情况;最后基于铁塔桁架结构和载荷分布的对称性,将全塔模型简化为1/4模型进行内力计算,并对螺栓组的连接强度进行校验。以500kV宜兴Ⅰ回线路141#为例,对新方法的计算准确性进行验证。结果表明：内力计算值与仿真值之间的偏差均小于10%;采用新方法能够实现薄弱点的准确定位,并对薄弱点周围的螺栓组采取补强措施。该研究对今后的舞动区铁塔设计和改造具有一定的指导意义。     

冰区海洋平台整体可靠度分析高效近似算法

冰荷载是冰区海洋平台设计的控制荷载,极值冰力直接危害着平台结构整体的安全.以渤海辽东湾 JZ20-2 MSW、JZ20-2 NW 导管架海洋平台为例,考虑了冰荷载、构件几何尺寸、材料弹性模量、屈服强度、恒荷载的随机性,利用Monte-Carlo法进行随机抽样分析,得到了冰区导管架海洋平台结构整体抗力及极值冰力响应(顶点位移)的概率统计.在此基础上,提出了冰区海洋平台整体可靠度分析的高效近似算法,把功能函数简化为线性的显武表达式.数值算例表明该算法大大提高了计算效率,并具有满意的精度与适用性.     

东北多年冻土区电力杆塔基础热扰动及PUR保温板措施研究

选取东北多年冻土区锥柱式电力杆塔基础为研究对象,基于含相变的热传导理论,采用有限元方法对-1.8℃、-3.5℃和-6.1℃三种年平均气温下不采取保护措施和采取PUR保温板措施的塔基温度场、基底温度变化以及基底的融化层厚度进行了数值分析.结果表明,东北多年冻土区电力杆塔基础修筑过程中,由于施工以及混凝土杆塔良好的导热作用,会对地基土体的温度场产生较大的扰动.施工完成后短时间内杆塔基础底部温度会快速升高,导致地基土体发生融化,严重威胁电力杆塔的热稳定性.在基础旁边设置PUR保温板能明显减弱塔基底部多年冻土温度的上升,有效控制塔基底部的融化范围,对塔基热稳定性具有明显的提升作用.