移动下击暴流作用下输电塔的风振响应及荷载评估方法

下击暴流是一种典型的局部强对流天气。由下击暴流风荷载导致的输电杆塔的倒塌事件时有发生,是目前造成国内外内陆地区输电线路风灾破坏的主要原因。基于下击暴流理论模型,采用准定常假设,模拟了移动下击暴流作用下输电塔的风荷载。通过输电塔的空间有限元建模与计算,考察了移动下击暴流平均风、拟静力和瞬态动力三种工况作用下输电塔在频域及时域内风振响应的规律。分析了移动下击暴流时变平均风作用下的最不利风剖面。同时,采用非平稳随机振动的极值分析理论,基于风振惯性力方法,给出了最不利风剖面作用下输电塔脉动风振响应的等效静力风荷载分布,且与有限元动力分析结果进行了对比和验证。研究为下击暴流作用下输电塔设计风荷载的评估提供了有效的探索。     

考虑气动阻尼效应的输电线路风偏动态分析方法

针对连续多跨输电线路在瞬态风场作用下的风偏问题,提出考虑气动阻尼效应的输电线路风偏动态分析方法。以500 k V三跨线路为对象建立精细化非线性动力学计算模型,用谐波叠加法构建整档线路各点脉动风速场并结合准定常假设模拟作用于输电线路的时变风荷载。考察由输电线路自身运动引起的气动阻尼对动态风偏响应影响,讨论其对绝缘子串风偏角频谱影响。采用美国输电线路设计规范ASCE No.74的气动阻尼进行导线风偏计算,并与所提方法比较。结果表明,输电线路气动阻尼对风偏动态响应影响显著,两种考虑气动阻尼方法计算结果较接近。     

鼓型塔输电线路绝缘子破坏非线性动响应分析

为了研究绝缘子破坏失效对鼓型塔输电线路结构的受力影响,建立了输电线路耐张段的非线性耦合体系模型,通过导线找形非线性静力计算确定了耐张段的初始平衡状态.采用瞬态动力分析方法计算了绝缘子破坏失效危险工况下的输电线路耦合体系非线性动响应.分析结果表明,上横担一组绝缘子破坏失效后,破坏档未破坏端导线的张力超过了技术规程中的设计值;导线的跌落对破坏档未破坏端的上横担绝缘子受力有较大的影响,而对上横担铁塔杆件没有明显的影响;考虑杆塔断线荷载时,应增大两分裂以上导线纵向不平衡张力的下限值;在架空送电线路的设计中应该考虑绝缘子断裂的荷载工况.研究成果可为输电线路结构设计提供理论依据.     

台风作用下输电塔线体系多元状态监测及风偏可靠度分析

在舟山某输电线路上布设一套包含风速风向等气象要素以及塔线动力响应的多元状态监测系统。该监测系统获取了在2017年18号台风“泰利”影响下的输电塔线周边风场,导线风致振动以及动张力等现场实测数据。考虑结构参数的不确定性,建立了该输电线路有限元模型,开展了本次台风以及不同风灾水平下的导线风振反演分析,其中脉动风场是在数值模拟生成的基础上再与现场实测风速数据同化后得到。本次台风作用下的反演分析结果与实测值吻合较好,验证了随机风振反演分析结果的有效性。根据风偏响应结果,进一步完成了该输电线路可靠度分析,得到了风偏闪络失效的易损性曲线,从而评估了该输电线路在不同风灾作用下的风偏闪络危险程度。     

500kV超高压输电线路风偏数值模拟研究

该文采用数值模拟方法研究500kV超高压输电线路在随机风荷载作用下的风偏问题。根据架空输电线路的结构和运动特征,在ABAQUS/CAE中建立一500kV超高压特征段线路的多体模型。采用考虑随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport相干函数,利用谐波分解法(WAWS)数值模拟线路的风场。进而采用ABAQUS软件对模型进行时程分析。基于时程分析得到的风偏角的统计结果,讨论现行架空高压输电线路杆塔塔头设计中风偏角计算方法的不足,指出计算悬垂绝缘子串风偏角时,风压的计算应引入考虑风动态特性的风荷载调整系数。     

绝缘子串风偏角风荷载调整系数的研究

利用ABAQUS有限元软件对具有不同档距、高差和离地面高度的特征段线路在不同平均风速的随机风场作用下的风偏响应进行时程分析,得到了特征段线路中悬垂绝缘子串下端点的风偏响应时程曲线,进一步得到风偏角的统计值。通过对现行设计规程中风偏角计算公式的分析,提出通过引入风荷载调整系数对风偏角计算公式进行修正的方法。结合数值模拟结果,给出了输电线路在不同档距、高差和离地面高度情况下,计算悬垂绝缘子串风偏角时的风荷载调整系数的取值。该文采用数值模拟方法研究500kV超高压输电线路在随机风荷载作用下的风偏问题。     

500 kV输电线路跳线风偏有限元分析与试验研究

为了解输电线路跳线的风偏特性,以指导跳线的合理布置,从而减少由跳线风偏引起的闪络跳闸事故的发生,对某500 kV输电线路的跳线进行有限元风振响应分析和风洞试验研究。首先,运用时域有限元分析方法对500 kV输电线路跳线的风振响应进行分析,研究了不同风速、不同风向角以及加装悬垂绝缘子串对跳线风偏特性的影响。然后,基于相似性理论制作了500 kV输电线路跳线的气弹模型,开展了风洞试验并与有限元分析结果进行对比验证。结果表明：输电线路跳线的风偏位移随风速和风向角的增大而增大,与风速呈正比例函数关系;随着风向角的增大,跳线风偏角的增大幅度减小;加装悬垂绝缘子串可有效抑制跳线风偏。分析得到的输电线路跳线风偏结果可为跳线的风致振动理论研究以及实际输电线路建设提供依据。     

覆冰脱落对输电塔线体系的动力冲击作用研究

当架空输电线路发生输电线覆冰脱落时,将会对导线、地线、绝缘子、杆塔构件以及整个输电塔产生动力冲击作用。采用有限元数值模拟方法,建立四塔五线的塔线体系模型,模拟覆冰和脱冰现象,获得输电塔线体系的脱冰响应。计算结果表明:覆冰脱落使得邻近的导线产生低频舞动,绝缘子发生大幅摆动,输电塔部分杆件出现较大的峰值应力。同时使输电塔基底剪力、基底弯矩等大幅增加,并且越靠近脱冰档的杆塔,受到的冲击作用越大。     

山脉地形迎风面输电线路风偏响应特性EI北大核心CSCD

基于计算流体动力学(CFD)方法,得到了山脉迎风面输电线路横向和竖向平均风速,研究了线路架设位置、杆塔呼称高、山脉坡度三种因素对输电线路风速的影响。建立了跨越山脉的四档输电线路有限元模型,分别利用山地风速和平地风速计算线路风偏响应,得到风偏角增大百分比。同时利用响应面方法建立了三种因素和风偏角增大百分比的二次回归方程。研究表明:当线路越靠近山脊,杆塔呼称高越高,线路风偏越严重。对于架设在山脉总高度3/4以下的线路,设计时可以适当减小设计风速,既保证线路风偏安全性又可提高经济性;架设在山脉总高度3/4以上的线路,应适当增大设计风速,以提高输电线路风偏安全性。     

强风下高压输电塔线系统非线性随机动力响应

根据有限元分析得到单塔的非线性刚度软化特征,结合平均风下导线的动力特性,依据Lagrange方程建立了简化的输电塔线耦联系统的MDOF模型,将其应用于统计线性化方法,计算了系统在强风荷载下的非线性随机动力响应频域近似解。与数值模拟计算结果的比较显示,该方法的计算结果不仅具备一定的精度,还可以对系统动力失稳的临界风荷载作出判断。