碳纤维复合芯导线在华东电网的应用分析

碳纤维复合芯导线是一种新型增容导线,它在机械、电气性能等方面都有突出的优势。通过对华东电网一条500kV线路的技术经济分析,论述了应用碳纤维复合芯导线增容改造线路,可以节省改造项目成本,但运行损耗比较大。在华东地区,基于不同的具体情况,可以利用碳纤维复合芯导线的性能优势,解决一些特殊环境下的线路增容问题。     

碳纤维复合芯导线的特性及应用

阐述了碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构和材料特点,比较了直径相近的ACCC导线与传统钢芯铝绞(ACSR)导线的主要材料性能,绘制了两种导线的应力弧垂曲线,将两类导线在最高气温下的弧垂和应力进行了对比。结果表明,ACCC导线的截面积、最高工作温度、载流量均高于ACSR导线,而弧垂明显小于ACSR导线,在实际工程中ACCC导线弧垂小的优势可明显降低铁塔的高度,进而可减少线路的造价。     

碳纤维复合芯导线过滑车散股现象

针对碳纤维复合芯导线在过滑车后可能出现的散股现象进行了研究。首先对碳纤维复合芯导线过不同底径的滑车进行了有限元分析,得出碳纤维复合芯导线过滑车时随着滑车底径的增大散股现象变小,过20 D滑车时相邻铝线最大散股间距为3.08 mm,过40 D滑车时相邻股线最大距离为0.6 mm。其次通过实验分析了碳纤维复合芯导线过滑车时导线表面的变化以及过不同底径滑车后导线表面的散股程度,选取过滑车后的其中一根试件进行张力为1%RTS、10%RTS、20%RTS、30%RTS条件下导线外观的观察,得出随着张力增大导线散股现象有明显改善。当导线张力在20%RTS以上时导线表面散股现象很小。通过有限元分析以及实验研究得出碳纤维复合芯导线过滑车时散股现象的严重程度与滑车底径成反比,但在实际工程中含张力的情况下散股现象较小。     

碳纤维复合芯导线股线应力有限元分析

考虑碳纤维复合芯导线的结构、材料特性,针对JRLX/T-315/40碳纤维导线进行了静力线形分析,并利用SOLIDWORKS软件建立导线实体模型,模拟分析了导线在实际运行过程中受到拉力、剪力和弯矩以及线夹的挤压力时外层股线与线夹接触部位的应力分布情况。结果表明,导线夹持区的应力集中部位主要在U型螺栓出口处和悬垂线夹出口处;在线夹出口处,T_0=0.15Tp时导线与悬垂线夹接触位置的外层中间一根股线的应力损伤最严重;在弯矩和拉力共同的作用下,碳纤维复合芯棒承担导线63%左右的应力,是碳纤维导线的主要承力部件。     

碳纤维复合芯导线截面几何特性分析及优化

对于碳纤维复合芯导线这种由碳纤维环氧树脂基复合芯和梯形截面软铝股线缠绕形成的"纵向连续、横向离散"的典型复合材料,目前尚缺少导线结构的理论分析,且目前国内研究均忽略股线缠绕,将导线取为圆柱截面进行仿真分析。针对这种具有圆弧状梯形截面股线缠绕的导线结构,只有通过测量导线原有的横向、纵向几何参数,运用材料力学中扇形形心计算公式、截面惯性矩计算方法,方能进行导线结构截层半径、梯形截面股线面积、截面惯性矩的理论计算。导线截面几何特性指标计算将为导线结构简化以及建模仿真分析,提供有力佐证,并为碳纤维复合芯导线内力与应力分析打下良好基础。     

绞合型碳纤维复合芯导线在新建线路中的应用研究

与目前普及应用的棒型碳纤维复合芯导线相比,绞合型碳纤维复合芯导线具有柔软性能良好、安全稳定性高、连接金具简单和架线施工方便的系列优点,是未来碳纤维复合芯导线的发展趋势。为研究该导线在500 kV新建架空输电线路工程中的应用前景,以两典型500 kV双回交流线路模型为例,分别从节材和节能的角度相应选取碳纤维复合芯导线,与推荐的铝包钢芯铝绞线方案进行综合技术经济比较,总结绞合型碳纤维复合芯导线经济性方面的优劣势,以指导实际工程应用。     

碳纤维复合芯导线温度—弧垂特性有限元分析

针对碳纤维复合芯导线高温低弧垂的特点,采用ANSYS有限元分析软件分析碳纤维复合芯导线在0~160 ℃的弧垂变化规律,并验证了有限元软件模型和加载方法的合理性。通过分析碳纤维复合芯导线在温度荷载作用下的弛度特性,表明芯棒截面积相同时结构重量小的导线弧垂变化量大;芯棒截面积不同时,截面较大的导线弧垂变化量较小。     

碳纤维复合芯导线输电线路风振响应时域分析

针对碳纤维复合芯导线(ACCC)输电线路的风振响应,采用数值模拟建立输电线路体系有限元模型进行分析,并将得到的位移、弯矩和轴力响应与传统钢芯铝绞线(ACSR)进行对比。结果表明,ACCC导线的抗风性能优于ACSR导线,更适用于高温运行环境和风灾严重地区、大跨越输电线路等频繁承受大风荷载作用的输电线路。     

圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线在500 kV 山区增容改造线路中的推荐分析

浙江电网的林木高度的削减赔偿逐年增加,大大加重了地区输电线路运行维护成本,为减少输电线路下方的林木高度削减次数降低运行成本,同时满足浙江电网的增容需求,浙江电网运行单位要求在增容改造中对已建输电线路更换采用低弧垂导线,以满足增容后不再增加导线弧垂,进而保证导线对树冠的安全距离,结合山区500 kV增容改造工程,对多种低弧垂导线进行特性分析,采用满足工程要求的圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线,通过对此种多个型号导线进行载流量、高温弧垂、杆塔荷载、绝缘子金具串强度、悬垂串摇摆角校验及经济比较后,来最终选择此种导线规格参数,经过论证比对后,推荐采用4×JLNR/F1B-375/35圆形耐热硬铝合金碳纤维复合芯导线。     

碳纤维芯耐热导线及其在750 kV线路应用分析

通过与常规导线对比,详细分析了耐热导线——碳纤维芯耐热（铝绞）导线的机械电气性能。同时,分析指出了750kV大截面、大容量输电线路的特点。在此基础上,探讨了碳纤维芯耐热导线在750kV线路上应用的可能,并进一步分析了碳纤维芯耐热导线的应用对750kV线路工程的影响。最后总结了耐热导线技术发展的方向和应用前景。     

考虑时变气动阻尼的风电机组塔筒地震响应分析

为了分析时变气动阻尼对风电机组塔筒地震响应的影响,首先分析了塔筒所承受的地震载荷和气动载荷,然后基于气动载荷和相对风速之间的导数关系推导了塔筒前后和左右方向上的时变气动阻尼计算方法,将地震加速度和时变气动阻尼引入到塔筒动力学运动方程中并进行时域求解,以某2.0MW风电机组塔筒为例进行地震响应计算,分析了影响气动阻尼大小的翼型气动特性,并着重研究了地震作用下时变气动阻尼对塔顶振动位移的影响程度,为风电机组塔筒抗震设计提供一定参考。     

大型近海风力机塔架地震动力学响应分析

地震激励严重威胁风力机正常稳定运行,以丹麦科技大学(DTU)与Vestas公司联合研发的DTU 10 MW风力机为研究对象,考虑海床土壤柔性,基于有限元及p-y曲线法,研究风力机塔架在3种实测地震激励作用下的瞬态动力学响应。结果表明:强震级、长时间的地震激励对塔架造成严重破坏;地震发生时塔顶位移最大、应变能集中于塔基;塔顶振动方向、形变位置、剪切应力及应变能集中区域因地震加速度的方向大小而改变。     

缅甸高震区某进水塔抗震与稳定性研究

鉴于进水塔结构在地震作用下的安全性关系到整个电站的安全和效益,以缅甸高震区某进水塔结构为例, 采用振型分解反应谱法计算分析了进水塔结构的自振特性、动位移、动应力,并将静动力计算结果进行了叠加, 评估了进水塔结构抗震性能,在此基础上分析了结构抗滑、抗倾覆稳定性。结果表明,该进水塔结构的变形、强 度及稳定性均能满足要求,可为工程设计提供参考依据。     

强震区碾压混凝土重力坝非线性地震响应分析

针对传统的线弹性模型不能准确模拟强震区碾压混凝土重力坝的地震响应问题,介绍了考虑坝体材料非线性的损伤模型和考虑接触非线性的缝接触模型,并将这两种模型应用于鲁地拉重力坝非线性地震响应分析中,以坝头部的裂缝贯穿为"破坏"准则,计算裂缝贯穿前坝体所能承受的最大地震作用。结果表明,在该准则下,材料非线性模型和接触非线性模型分别算出最大荷载作用为1.6倍设计地震和1.5倍设计地震,计算结果十分接近,均可用来评价碾压混凝土重力坝的极限抗震能力。     

金佛山沥青混凝土心墙堆石坝地震反应三维有限元分析

针对金佛山沥青混凝土心墙堆石坝的特点,采用三维非线性动力有限元法进行了地震动力反应分析,重点研究了坝体在地震荷载作用下的加速度、动应力、地震永久变形的变化规律和分布。结果表明,加速度在坝顶附近达到最大值,存在明显的鞭梢效应;动应力在坝体分布较均匀;坝体永久变形不大。可见大坝整体抗震性能较好,满足给定地震作用下的抗震安全性要求。     

地震作用下超高扬程升船机塔柱结构的鞭梢效应

以金沙江下游白鹤滩水电站拟建升船机工程为例,运用大型有限元分析软件ABAQUS建立包括顶部机房在内的超高扬程升船机塔柱结构模型,采用动力时程法分析了地震作用下塔柱顶部机房的鞭梢效应,并探讨了机房结构布置型式对鞭梢效应的影响。结果表明,塔柱结构前10阶振型以横河向振动、扭转振动和顺河向振动为主;地震作用下顶部机房的动力响应远大于主体塔柱结构;机房的结构布置型式对鞭梢效应影响较大;当主体塔柱和顶部机房结构的刚度和质量差异过大时,顶部机房的鞭梢效应对主体塔柱动力响应的影响较小。     

曲线重力坝的动力特性和地震反应分析

以某典型混凝土曲线重力坝为例,充分考虑坝体、推力墩、溢流墩和岩基的相互作用,采用空间组合有限元直接滤频法求解地基—坝体系统的自振频率、周期和振型,按振型分解反应谱法计算地基—坝体系统的地震反应。结果表明,地基—坝体系统前6阶振型的振动主要是坝体的整体振动,而后面的高阶振动则主要是以坝顶或下游表面溢流墩的局部振动为主,地基的振动量很小;正常水位下地震时坝体的最大动位移发生在坝顶的顺河流向,最大值为22.1 mm,地基的位移很小;正常水位下地震时坝体的最大动应力分量发生在靠右岸2/3高程附近的横河流向,最大值为2.78 MPa。     

不同水深海上风力机塔架地震动力响应研究

开发了风力机地震仿真平台SAF(Seismic Analysis Framework),以DTU 10 MW海上风力机为研究对象,建立其地震激励下的动力仿真模型,分析4种水深(20～50 m)时20组不同强度地震、额定风速湍流风与波浪流联合作用下风力机塔架动力响应。研究表明:地震作用对横向塔顶位移及横向平面内的塔基弯矩影响较大,来流方向塔顶位移及来流平面内的塔基弯矩主要受湍流风影响;在存在地震激励时,塔架不同高度处位移、剪切力及弯矩响应均大于湍流风与波浪流作用时;地震强度较弱时,不同水深处风力机塔顶位移与弯矩差距较小,但塔基弯矩随着水深的增大而增大;地震强度较大时,水深对风力机塔顶位移与塔基弯矩影响很大,相同地震强度的响应深水大于浅水。