梁柱简化模型在自立塔塔线体系动态响应中的适用性研究

对输电塔进行合理简化可以提高塔线体系动力学仿真的效率。本文给出自立塔梁柱简化模型的计算方法，并提出利用梁柱简化模型计算方法建立自立塔塔线体系整体模型，同时采用桁梁混合模型建立精细化塔线体系整体模型，对两种模型塔线体系静力特性及振型和固有频率等动力特性进行对比分析。以脱冰工况为例，采用生死单元技术将施加在输电线节点上的集中质量单元杀死来模拟脱冰，实现对塔线体系动力学响应的有限元模拟，研究塔线体系简化模型在动态响应中的适用性。结果表明，两种模型弯曲变形误差小，低阶的振型相同，固有频率值误差小，动力特性基本相同；脱冰工况下，自立塔节点位移和塔材内力时程曲线一致，在提高计算效率的情况下，能有效保证计算精度。     

输电杆塔螺栓连接区域局部结构有限元分析

利用ABAQUS有限元软件建立了500k V同塔双回输电线路塔线耦合体系模型,在不同脱冰率情况下对塔线体系的动力响应进行了数值模拟。分析了杆塔在各脱冰率下的受力情况并结合现场倒塔情况,确定了杆塔危险区域,建立了该危险区域局部结构三维有限元模型。将由塔线体系模型计算得到的危险区域边界的力施加于三维局部模型上,计算了该区域在导线脱冰过程中的应力。模拟研究连接螺栓预紧力不同的情况下危险区域的应力和变形,发现螺栓预紧力减小时杆塔容易破坏,这一结论对输电杆塔的设计和安装具有指导意义。     

覆冰输电线路脱冰跳跃高度理论算法

建立连续档线路脱冰理论分析简化模型,基于导线脱冰跳跃过程中的能量关系、应力弧垂关系、变形关系和平衡关系,给出求解导线最大脱冰跳跃高度的理论计算方法.利用算例与数值模拟方法和Morgan理论算法进行比较,验证了方法的正确性.进而针对典型输电线路的脱冰跳跃问题,利用获得的理论算法、数值模拟方法与现行输电线路设计规程中的脱冰跳跃高度计算公式的计算结果进行比较分析,讨论了该理论算法的实用性.采用所获得的冰跳高度理论算法,可在冰区输电线路的设计中快速确定导线冰跳时的绝缘间隙.     

塔线体系脱冰跳跃动力特性实验研究

基于动力相似理论,以湖南某220kV输电线路为工程原型,设计了缩尺比为1:20的两档塔线体系实验模型。采用程控方式控制模拟冰荷载脱落,实现了拉链式脱冰和同时脱冰、整档脱冰和局部脱冰等6种工况。通过对这些工况下输电导线位移响应与应力响应的测试和分析可知:整档同时脱冰是一种最危险的工况,最大的跳跃高度可达跨度的2.02%。整档脱冰工况下的动应力峰值均比脱冰前的覆冰静应力要小,应力减幅可达5%以上;局部脱冰工况下的动应力峰值则略大于覆冰静应力,但应力的增幅不会超过1.33%。这些结论可为塔线体系的强度和刚度设计提供参考。     

脱冰工况下特高压直流输电线路耐张联板动态响应分析

耐张联板作为连接输电线路和绝缘子的重要构件,研究其在脱冰工况下的动态响应特性对保证输电线路安全稳定运行具有重要意义。通过搭建两种典型的特高压直流输电线路耐张段模型,以输电线路的脱冰振动作为荷载来源,对耐张联板的动态响应及屈曲特性进行分析。最后通过试验验证,测量耐张联板的受力以及屈曲状态,评估耐张联板屈曲的临界值。结果表明,耐张联板在脱冰工况下的动态响应特性及屈曲特性主要受输电线路沿线载荷影响,最剧烈的振荡发生在脱冰现象的前20 s内,并且在耐张档脱冰工况下会发生最严重的屈曲变形,应力载荷主要集中在螺栓孔包围的梯形区域内。研究结果为耐张联板的结构优化设计提供了参考依据。