输电线路导线断线试验及数值模拟分析

通过构建连续3档输电线路段,进行了不同导线型号、不同覆冰厚度的导线断线试验,测试了不同工况下跨中点导线张力及跨中点横向位移时程,计算了不同工况下试验线路段的阻尼比,确定了不同工况下导线张力的动力冲击系数。试验结果表明,离断线位置越近,冲击效果越明显;覆冰越厚,动力冲击系数越小,无冰时的动力冲击系数明显高于覆冰时的数值。随覆冰厚度的增加,断线前初始张力逐渐增大,断线残余静态张力与初始张力的比值逐渐增大;覆冰断线时第1峰值张力大都接近初始张力。有限元模型中采用试验识别确定的阻尼比,完成了不同断线工况下的数值模拟,各个断线工况的残余静态张力和第1峰值张力与试验值基本一致,最大误差分别为5.6%和12.9%。     

重冰区特高压酒杯型钢管塔设计及试验

ZB1酒杯型钢管塔是我国第1基应用于重冰区线路工程的特高压单回路铁塔。整塔采用钢管结构,仅在地线顶架采用角钢。钢管最高材质为Q345,全部采用插板和锻造法兰联接;在ZB1塔结构设计过程中,对杆塔塔型优化、节点构造、埃菲尔效应、钢管构件杆端弯矩等进行了研究,完善了铁塔设计。ZB1酒杯型钢管塔成功地通过了真型试验,表明我国特高压杆塔尤其是重冰区杆塔在设计、加工等环节有了可靠保障,可在特高压工程中进一步应用。     

我国输电线路杆塔结构研究新进展

特高压电网的建设、输电新技术的推广应用给输电线路杆塔的研究提出许多新的课题,安全可靠、经济合理是杆塔结构研究的主要目标和方向。文章介绍了我国输电线路杆塔结构近年来在荷载取值、节点构造、结构优化、风致振动(塔线耦合振动和钢管塔微风振动)以及新材料应用(高强钢、钢管、耐候钢和冷弯型钢)等方面的研究进展以及工程应用情况。并根据研究现状和社会经济发展需求,提出我国杆塔结构在设计理论和方法、承载性能试验以及新材料应用、新塔型等方面需要进一步研究的内容。     

2008年电网冰灾覆冰及倒塔特征分析

对2008年造成电网严重冰雪灾害的气象条件和线路覆冰特征进行了分析说明。根据国家电网公司系统500 kV线路倒塔的分类统计,分析了倒塌铁塔在塔型、地形地貌、设计条件等方面的主要分布特征。根据覆冰荷载对铁塔的作用模式,分析阐明了铁塔被压坏、拉坏、扭坏以及拉扭共同作用破坏等几种典型破坏的基本特征。最后还从设计角度提出提高线路抗覆冰能力的建议。     

覆冰输电线路脱冰跳跃及抑制方法研究

采用ANSYS建立铁塔—导线—地线—绝缘子—相间间隔棒的三维塔线系统有限元模型,考虑相间间隔棒棒芯直径、脱冰相位置及数量、覆冰厚度、脱冰档档距和高差等影响因素,完成了不同工况下的连续5档塔线系统脱冰跳跃动力分析,得到了导线跳跃高度、挂点不平衡张力和垂向荷载、铁塔杆件内力,确定了不同因素对相间间隔棒抑制效果的影响规律。针对单相导线脱冰的情况,综合抑制效果和经济性考虑,对4种相间间隔棒布置方案进行优化比选,确定了可有效抑制导线脱冰跳跃动力响应的最优布置方案。     

2008年电网冰灾覆冰及倒塔特征分析

对2008年造成电网严重冰雪灾害的气象条件和线路覆冰特征进行了分析说明。根据国家电网公司系统500kV线路倒塔的分类统计．分析了倒塌铁塔在塔型、地形地貌、设计条件等方面的主要分布特征。根据覆冰荷载对铁塔的作用模式．分析阐明了铁塔被压坏、拉坏、扭坏以及拉扭共同作用破坏等几种典型破坏的基本特征。最后还从设计角度提出提高线路抗覆冰能力的建议。     

输电塔角钢杆件阻力系数及背风面遮挡效应研究

统计分析104个塔身和20个横担节段的几何参数,确定输电铁塔杆件所在平面与铅垂面夹角β的分布范围为0°～15°。基于三维空间风向角下输电铁塔角钢杆件足尺模型风洞试验,获得夹角β=0°～15°(间隔1°)、风向角θ=0°～180°时(间隔5°)的热轧、冷弯单角钢及双拼角钢的风荷载阻力系数,建立输电铁塔角钢风荷载阻力系数数据库及考虑夹角β的修正方法。输电铁塔杆件间距比B/b的分布为7～70,通过风洞试验和CFD仿真分析,确定输电铁塔角钢杆件间距比B/b对背风面杆件风荷载遮挡效应的影响,提出单角钢、双拼角钢背风面风荷载降低系数ηm与间距比B/b的关系曲线。研究结果以期为基于单根杆件阻力系数的输电铁塔及其他高耸桁架结构的风荷载精细化计算提供参考和依据。     

基于现场实测沉降数据的复合防护板基础铁塔承载力评估

复合防护板基础在采动区输电铁塔中得到了应用,但对这种基础形式的铁塔在基础变位和大风荷载的共同作用下的承载力评估研究较少。通过高精度静力水准测量系统,连续采集了采动区输电铁塔4个塔脚的基础沉降数据。建立了考虑地基土与复合防护板基础共同作用的铁塔承载力分析有限元模型,并依据实测沉降数据,在铁塔塔脚处约束节点施加了不均匀沉降位移,最终对沉降过程中铁塔承载力进行了评估。     

导线舞动时输电铁塔承载性能及破坏模式分析

为确定舞动荷载作用下杆塔受力及破坏模式,分别建立了500 kV舞动事故线路段连续7档导线—绝缘子模型和塔线体系模型,采用驻波法作为导线舞动激励,计算了不同工况下的导线张力、挂点不平衡张力和垂直荷载。当耐张塔两侧导线不发生一阶舞动时,导线舞动幅值相对较小,产生的纵向不平衡张力小于设计规范规定的断线张力,耐张塔不会发生破坏。发生一阶舞动时,不平衡张力超过断线张力取值,舞动相横担下截面斜材首先会出现应力超限情况,从而导致横担发生破坏,分析确定的铁塔破坏模式与现场破环形式一致。塔线模型与导线—绝缘子模型计算得到的导线张力和不平衡张力峰值较为接近。双挂点塔线模型计算得到的横担主材轴力与单塔模型基本一致,斜材轴力相差约0.2%、8%和2%。