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.     

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.     

考虑脱冰速度效应的输电线路脱冰模拟

输电线路的脱冰将对相邻塔产生纵向不平衡张力,严重威胁到输电线路的安全。提出输电线覆冰脱落的有限元模拟方法,与以往的模型试验结果进行比较以验证该方法的准确性,分析导线和地线整档同时脱冰产生的系统响应,最后针对导线的unzipping形式脱冰分析脱冰速度对响应的影响。本文的算例发现,地线整档同时脱冰将产生比导线整档脱冰更大的纵向不平衡张力。在unzipping形式脱冰分析中,脱冰速度越慢,系统响应越接近于静态卸载;脱冰速度越快,系统响应越接近于整档同时脱冰。     

导线脱冰与风偏相互影响研究

采用有限元数值模拟方法研究导线脱冰与风偏问题.首先介绍了计算模型和荷载的取值;然后研究了脱冰荷载与风荷载共同作用下输电线脱冰跳跃规律与风偏规律,得出脱冰档导线跨中点最大竖向位移在导线风偏脱冰同时作用达到最大,风荷载对导线脱冰跳跃高度影响较小,而脱冰档最大横向摆幅发生在导线先风偏再脱冰情况下,且脱冰时刻应为导线横向位移达最大时刻,此外脉动风作用下导线横向摆幅较静风荷载作用下明显增大;最后研究脉动风荷载作用下不同参数条件的导线脱冰横摆规律,提出的导线脱冰横向摆幅简化计算公式可作为线路和杆塔设计的参考依据.     

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.     

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。     

考虑高差覆冰输电线路链式脱冰振动

输电线路是电网中重要的生命线工程,覆冰荷载是输电线路最大威胁之一.以国网新疆电力科学研究院某工程为研究对象,采用商业软件ANSYS进行输电线路的有限元数值仿真,通过冰单元生死技术实现对覆冰输电线链式和同时脱冰振动的有限元分析,得到等高差和有高差下单跨输电线脱冰跳跃高度的规律,由此与缩尺模型实验结果进行对比分析.研究表明:链式和同时覆冰导线脱冰模拟结果与实验吻合很好,相差在5%以内,证明了模拟方式的准确性;在等高差链式脱冰下,随着脱冰速度的增大,最大脱冰跳跃高度会增大逼近到一个定值,而最大轴力不随脱冰速度变化而变化.有高差链式脱冰情况下,保持初张力不变时,随着高差的增大,跨中最大脱冰跳跃高度近似指数增大,链式脱冰的最大跳跃高度逐渐逼近同时脱冰的跳跃高度值;高差的存在会加剧输电线的上翻情况,也即是脱冰跳跃最大高度大于覆冰后的垂度,可以通过降低输电线的初张力或者覆冰厚度来减少上翻情况的发生,降低危险隐患.     

特高压输电线路导线脱冰跳跃动态特性

覆冰导线脱冰会引起导线的剧烈运动,使导线跳跃上下摆动,对输电线路造成危害很大的机械和电气事故。建立了3自由度多档导线模型分析特高压输电线路脱冰跳跃问题,研究了覆冰厚度、脱冰量、档距大小、耐张段中档数、导线悬挂点高差、不均匀脱冰等因素对导线脱冰跳跃的影响,对特高压输电线路导线排列、铁塔选型、档距配置的设计有一定的参考价值。通过大量的计算,静态纵向不平衡张力换算为动态纵向不平衡张力的冲击因数可取为1.8,留有了一定的裕度,能够满足工程实际的需要。     

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．     

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。     

高海拔山区输电线路抗冰主动防灾关键技术研究

输电塔线体系是输电线路的主体,是远程电力传输的主要载体,它是由输电铁塔、导线、地线、光缆、绝缘子、金具等组成。如果线体覆冰就会对引起导线、金属、绝缘子及杆塔的应力超过其极限强度,或者由于输电线路不均匀覆冰、脱冰不平衡张力造成倒塔事故,这种事故在高海拔、低温、终年积雪的地方尤为频发,该文通过分析冰雪对山区输电线路的危害,阐述几种有效防冰抗灾的措施,为提高山区输电线路防冰抗灾能力提供一些参考。     

滑坡区输电塔线体系抗变形能力及动力响应分析

滑坡区输电线路由于风荷载作用产生的附加内力,承受地表变形能力大幅降低,极易发生断线、倒塔等事故,因此对输电塔线体系在风荷载和地表变形作用下进行安全性研究具有重要意义。以滑坡区某220 kV输电线路为研究对象,建立两塔三线体系有限元模型,并通过Kaimal谱和线性滤波法建立风荷载模型,对输电塔线体系在无风工况下的抗变形能力和设计风速工况下的动力响应进行分析。结果表明,在无风工况下,塔腿的沉降变形对输电塔线体系的影响最严重,铁塔发生屈服的杆件主要位于塔脚点、第一横隔材与斜材连接点以及第一横隔材与主材连接点;在设计风速条件下,塔线体系大部分工况仅能承受正常无风工况下的塔腿变形的60%～80%,垂直于线路方向的双腿沉降工况抗变形能力下降得最严重,仅能承受正常工况的30%,同时,塔线体系导、地线的应力以及塔头的位移均会在动力响应达到峰值时超限,从而导致塔线结构失效。     

覆冰导线断裂对输电塔受力与变形的影响

以某高压覆冰分裂导线输电线路为例,采用有限元程序ANSYS建立输电塔线体系有限元模型,进行覆冰导线断裂对输电塔受力与变形的影响研究.结果表明:在导线断裂工况下,导线断裂对输电塔的受力与变形影响很大,断线数目越多,输电塔上材料承受的应力越大且变形量增加越大.     

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.     

塔线耦联体系的导线仿真找形及模态

针对现阶段输电塔线体系设计中存在的缺陷和不足,基于有限元原理,建立由三塔两线耦联组成输电塔线体系模型,采用仿真方法,进行导线找形,并对此体系进行模态分析,得出导线的多阶振型及频率.研究结果表明:基于塔线耦联体系模型的导线仿真找形方法所得出导线弧垂、最大应力、线长等关键参数与规范对比是较为精准的,既实现了输电导线的精准设计,又为研究输电塔线在风载、覆冰等复杂载荷下的动力特征提供基础性数据.     

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.     

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。     

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。针对爬坡、翻山和跨谷等三种典型的山区500 kV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30 454.6N,跳跃高度达到最小值为10.02 m,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。     

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

以建设中世界最高输电铁塔——— 346 .5m高、5 0 0kV江阴大跨越塔为工程背景 ,通过气弹模型风洞试验 ,对大跨越输电塔线体系动力特性和风振响应进行了研究 .采用外形、质量、刚度分离的处理方法设计了大跨越塔模型 ,塔线体系为两塔三段线模型 .用自由振动法测得单塔和塔线体系的自振频率和阻尼比 ,进行了多个风速下单塔、塔线体系在均匀流场和紊流场中的风洞试验 .通过对试验结果的分析 ,揭示了大跨越输电塔线体系动力特性和风振响应特点 ,为实际工程抗风设计提供了依据