有限元模型对输电铁塔力学分析的影响

以某110kV猫头型输电铁塔为例,利用ANSYS分析软件对输电铁塔的刚架模型和桁梁混合模型进行力学分析,得出2种模型对输电塔杆件应力和变形的影响规律;研究表明,2种模型所计算的最大综合位移值和最大综合应力相差较小,且发生最大综合应力极值的工况和杆件部位相同;实践证明,在同一工况下,桁梁混合模型结构设计较之刚架模型安全。     

架空输电铁塔塔身段高度对塔腿承载稳定性的影响分析

通过ANSYS有限元分析软件建立架空输电铁塔塔腿结构模型,分别对8种不同高度塔身段进行塔腿承载稳定性模拟分析.采用牛顿差值法分析模拟所得数据,结果表明对于组立同一结构塔腿,塔身段越高,塔腿承载稳定性越差.针对架空输电铁塔塔身段高度对塔腿承载稳定性的影响分析,可以为架空输电线路铁塔设计提供参考.     

基于AR模型的输电塔结构风荷载模拟技术

鉴于近年来强风对输电铁塔的破坏情况,采用时间序列分析中的AR模型方法来求取铁塔上脉动风的随机过程,研究了脉动风速和脉动风压的概率统计方法,找出了适合输电铁塔的自回归模型的阶数。实现了考虑空间相关性影响的输电铁塔水平脉动风压时程模拟,计算快速准确。同时给出了工程应用实例,结果合理。     

输电铁塔分段模型的风洞试验

输电铁塔是架空输电线路中的重要电力设备,近年来我国沿海地区风致倒塔事故频发。为了研究输电铁塔的风荷载特性,该文进行了输电铁塔分段全尺寸模型的风洞试验研究。试验分别以风速和迎风角为独立变量,研究了分段铁塔模型风荷载随风速和迎风角的变化规律。结果表明:分段铁塔模型的竖向风荷载在中低风速下随风速变化符合指数规律,其系数与分段模型的类型有关;竖向风荷载随迎风角变化符合正弦规律,且不同分段模型正弦函数的周期和幅值不同。用拟合函数推算中高风速下的分段输电铁塔竖向力,计算结果表明随着风速增加,输电铁塔竖向风荷载呈一定的变化规律。研究结果可为输电铁塔防风防灾提供理论依据。     

输电铁塔等效缩尺模型风洞倒塌试验研究

输电铁塔作为典型的风敏感高耸结构,在强台风等极端天气中面临着结构失稳甚至倒塌的风险。为研究铁塔的风致响应及倒塌机理,本文开展了输电铁塔等效缩尺模型的风洞试验。通过研究模型在横向风荷载作用下发生局部杆件形变直至倒塌的整个破坏进程,分析了模型局部结构力学响应特性以及底部主材轴向受力分布情况,得到了风荷载作用下输电铁塔的结构薄弱点和主材轴向受力变化规律,并利用有限元仿真软件进行对比计算分析。结果表明,在横向风荷载作用下输电铁塔主材容易受到不均匀的轴向压力,增加了金属疲劳的概率,严重时会导致铁塔倒塌;输电铁塔塔身中下部主材在单向风荷载的作用下将会出现极大应变,对部分主材杆件进行补强加固能够有效增强铁塔抗风能力。     

特高压角钢铁塔无源干扰计算的三维面模型

为更准确地计算特高压输电线路对各类无线台站的无源干扰防护距离,提出建立单基角钢铁塔无源干扰三维面模型的方法。依据输电线路无源干扰的线、面电场积分方程,分析已有铁塔线模型的等效依据和高频段误差增大的原因。为保证铁塔感应电流的连续性,有效体现角钢的局部特征,提出基于三角面元的铁塔有(无)辅材的三维面模型。选择RWG(rao-wilton-gisson)基函数和伽略金检验,采用矩量法计算铁塔面模型无源干扰水平,并与线模型计算结果进行比较。结果表明,随着计算频率的增高,铁塔线模型与面模型的计算结果变化趋势相同,数值差异逐渐增大。如以0.1 dB为偏差允许值,建议在16.7 MHz以上频率采用更能模拟实际情况的特高压铁塔面模型。     

输电线路铁塔三维数字化建模方法研究

输电线路工程正在大力推进三维数字化和智能电网的建设,实现对设备设施全寿命周期的管理。但目前针对铁塔的三维数字化建模方法暂无系统性研究。对铁塔三维数字化模型进行定义,分析模型细节层次,总结和分析目前主要的建模方法及优缺点,提出了一种从铁塔计算模型直接生成三维实体模型的建模方法,从而构建满足全寿命周期管理的铁塔模型。梳理现有铁塔三维数字化建模通用软件的优缺点,采用Tekla Structures软件,建立一种特高压工程铁塔三维模型。     

输电塔脉动风时程模拟的自回归模型技术

针对输电塔的结构特点，结合自然风特性，提出采用自回归模型方法求取铁塔脉动风随机过程。应用脉动风速和脉动风压的概率统计方法，找出适合输电塔的自回归模型的阶数。在通用有限元程序ANSYS中实现了输电铁塔水平脉动风压时程模拟，经算例分析，计算快速准确。     

输电线路铁塔参数化模型的杆件信息拓展研究

输电线路三维设计中,铁塔数字化模型采取MOD文件参数化建模,可表达铁塔的几何线框结构信息,但由于铁塔是由具有一定宽度和厚度的板和杆件组成的空间结构,而MOD文件目前仅能表述节点编号、坐标、杆件的规格、材质、肢朝向、挂点属性和坐标信息,对于杆件之间的相对位置关系缺乏规范性描述,因此MOD格式和信息还需要进行拓展和深化,才能满足铁塔数字化模型的远期需要。首先对铁塔MOD文件的数据结构进行了介绍;然后从增加杆件相对位置关系描述信息的角度出发,分析了MOD文件的不足之处,指出现行MOD格式还不能充分表达铁塔数字化信息;最后提出了一种能表达杆件相对位置关系的方式。     

超高压输电线路铁塔附近地面工频电场仿真分析

根据铁塔实际结构和导线抛物线方程,建立了铁塔附近三维电场计算模型.基于模拟电荷法分析了500 kV输电线路铁塔周围地面上的工频电场分布,分析了铁塔对其附近电场环境的影响,并讨论了影响电场计算结果的因素.研究结果表明:铁塔对其附近地面电场有一定屏蔽作用,电场强度在铁塔下方显著降低且在金属构架处产生畸变;铁塔的影响范围和铁塔高度及塔基尺寸有关;铁塔构架等效半径、线单元剖分段数以及铁塔不同简化模型都会影响计算结果.     

特高杆塔的多波阻抗模型设计及雷击暂态特性分析

在特高杆塔遭受雷击的暂态过程中波过程占主导地位,因此特高杆塔的防雷设计与普通杆塔有本质区别,传统杆塔模型也不能套用在特高杆塔雷击暂态特性计算中。文章对国内外已有波阻抗杆塔模型做简要介绍,并在此基础上提出一种新的改进特高杆塔波阻抗模型,该模型考虑到塔身不同处波阻抗不同,将塔身分为多段分别计算波阻抗值。对雷击时暂态过程的分析说明新波阻抗模型更符合雷击时的实际情况,并应用该模型仿真分析了波阻抗、接地电阻及避雷线对特高杆塔雷击暂态特性的影响,为特高杆塔防雷设计提供了参考依据。     

海上风机塔筒的非均匀传输线模型

风机塔筒的建模是海上风电机组防雷保护研究的重要组成部分,其模型的建立对分析结果有重要影响。首先分析塔筒多波阻抗模型在海上风机防雷研究中的不适用性;其次建立塔筒的非均匀传输线模型;然后,利用多波阻抗模型研究塔筒空间结构变化对自身电磁暂态特性的影响。研究结果表明：塔筒分段越多,其电磁暂态响应越准确。通过对采用非均匀传输线模型和采用多波阻抗模型的塔筒雷电暂态响应进行对比,证明了非均匀传输线模型更符合实际情况,从而给出了塔筒的推荐分段数。     

500/220 kV四回路SSZT1悬垂塔真型试验及分析

为确保国电谏壁发电厂(送出)500 kV输电线路安全、可靠地运行以及验证杆塔设计的合理性,选择工程中使用量最大的SSZT1悬垂塔进行杆塔真型试验。在第7工况和第18工况试验中,部分杆件发生屈曲,显示实际结构受力与计算模型存在差异。针对试验过程中出现的问题进行了讨论,分析了问题出现的原因,提出了处理方案,为今后的铁塔设计及试验提供了参考。     

输电铁塔计算模型分析

计算模型的选取是进行输电铁塔结构分析的首要任务之一。通过建立桁架模型、梁-桁架混合模型和刚架模型,分别对某角钢塔和钢管塔进行建模分析,得出输电塔在常见大风工况下的受力及位移状态。结果表明:对于角钢塔,采用桁架单元能够满足设计分析要求;对于钢管塔,使用梁单元建模分析能获得更加合理的计算结果。     

防雷分析中杆塔模型的研究现状

为准确评价传输线路上雷电波特性,正确计算和测量线路杆塔波阻抗,在查阅国内外防雷分析中杆塔模型研究现状的基础上,阐述了集中等值电感、单一波阻抗、多波阻抗等杆塔模型;简要概述了各种通过理论分析或试验得到的Jordan、Wagner、Sargent公式等波阻抗数学计算公式和各种杆塔波阻抗的试验测量方法;分析了现有各种杆塔模型的各自特点及存在的缺陷。建议今后的研究重点要放在特高压杆塔内波的传播过程上,建立合理的塔模型来计算特高压杆塔波阻抗,以利于分析杆塔波响应。     

输电铁塔计算模型分析研究

计算模型的选取是进行输电铁塔结构分析的首要任务之一。通过建立桁架模型、梁-桁架混合模型和刚架模型,分别对某角钢塔和钢管塔进行建模分析,得出输电塔在常见大风工况下的受力及位移状态。结果表明：对于角钢塔,采用桁架单元能够满足设计分析要求;对于钢管塔,使用梁单元建模分析能获得更加合理的计算结果。     

1000 kV汉江大跨越特高压输电塔线体系气动弹性模型的设计与风洞试验

以建设中的1000 kV汉江大跨越输电线路工程为背景,针对大跨越输电线路塔线体系风致响应较大的特点,进行了气弹模型风洞试验,分析了单塔及塔线体系在均匀流及紊流下的风振响应。塔线体系为四塔三线模型,并采用刚性节段加V型弹簧片法设计输电塔气动弹性模型。通过对实验结果进行分析,获得了塔线体系动力特性和风振响应等数据,研究了导线对输电塔的影响。结果表明,风荷载作用下导线与输电塔的耦合振动不可忽略。     

输电线路的杆塔模型

介绍了输电线路的3种杆塔模型,即集中电感模型、单一的波阻抗模型和多波阻抗模型。并对3种杆塔模型进行了仿真计算,仿真计算结果表明：在超高压输电线路中,采用多波阻抗模型进行计算比其他两种模型结果更准确。     

Transmission line tower models in frequency domain

This paper proposes a transmission line tower model in frequency domain for back-flashover analysis, which has a uniform characteristic impedance and a uniform propagation constant. Most conventional tower models are constructed as a constant and uniform parameter transmission line that is independent of frequency. However, the authors' models have the frequency dependency of the characteristic impedance and the propagation constant to express the frequency characteristic of the transmission line tower. Two models, a cylinder model and a four-frames model, were investigated to simulate the tower. Their surge responses were computed by numerical electromagnetic field analysis based on the moment method. From the results, the two-port circuit constants were calculated in the frequency domain, and the characteristic impedance and the propagation constant are derived from them. The complex artificial oscillations appeared in frequency dependency of the parameters because the parameters were calculated numerically. The equations with analytical form were obtained by approximating with a smooth curve to the oscillations. It is possible for the equations to represent the transmission line constants as a function of geometrical parameters such as the tower height and the radius. Close agreement was found between the surge response computed by the numerical electromagnetic field analysis and the result calculated by inverse Laplace transformation of the analytical equations. To prove the model, the experimental results were compared with the computed ones of the cylinder model that has arms, and it was shown that the new model agrees closer with the experiment than conventional transmission line models.