特高压工程电力跨越架力学分析

摘要

我国特高压输变电工程建设世界领先。特高压工程具有输电容量大，传输距离远，输送损耗小和占地面积小等特点，是实现电力资源配置的重要方式，可大大提升我国电网的输送能力。输电线路架线施工需要跨越已经建成的电网、高铁、高速公路等重要设施，为保证这些设施的安全正常运行，需要采取跨越封网防护措施。
　　本文对跨越技术进行了梳理分析，并就主要被跨越物类型所适用跨越架形式进行了总结。
　　建立了跨越架力学模型，进行了数值模拟分析。对跨越架的剪刀撑布置形式、构造形式（立杆间距、大横杆间距、小横杆垂直及水平间距、排间距等）、高度、排数对跨越架力学性能的影响进行了分析，结果表明构造参数对跨越架的影响明显，在小横杆立面设置剪刀撑的跨越架较仅四周设置剪刀撑的跨越架最大位移和应力更小，稳定性更好，建议实际工程中采用小横杆立面设置剪刀撑的形式;随跨越架高度的增加，最大位移随着荷载增加而增大的趋势更快，稳定性快速衰减;增加跨越架的排数有利于降低跨越架应力与位移，增强其稳定性。
　　对跨越架在导线冲击下的动力学响应进行了分析，结果显示力学简化模型三跨连续梁较简支梁更能准确反映跨越架杆件在冲击作用下的动力响应。导线冲击架体时，随冲击质量的增加架体的瞬时位移及应力的幅值呈线性增加趋势，且跨越架振动恢复至稳定状态所需时间更久、波动幅度更大。导线的下落高度越高，导线落到架体时所含的能量越大，冲击引起的位移和应力亦越大。冲击位置不同，引起的效应也不同。
　　建立了跨越架与封网装置的耦合模型，研究了跨越架高度、封网形式、荷载在封网装置上的作用位置及两侧跨越架的高差对跨越架力学性能的影响。研究结果表明绝缘网的变形有利于减小导线下落对跨越架的直接冲击，并有效的分散导线荷载在跨越架上的作用位置，有利于提高跨越架的安全性。封网形式影响承载索的弧垂，进而改变承载索与跨越架之间的夹角使作用于跨越架的荷载方向发生变化，但在档距较小时影响甚小。两侧跨越架的高差对较高侧跨越架的位移和应力的影响较小，对较低跨越架的影响比较大。

目录

声明

致谢

摘要

1 前言

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．3 本文研究内容

2 跨越技术与装备分析

2．1 停电后松线或对已有被跨线路导地线包裹保护

2．2 脚手架式跨越架

2．2．1 毛竹(南方)、杉木杆(北方)跨越架

2．2．2 钢管跨越架

2．3 站立式抱杆跨越架

2．4 格构跨越架

2．5 无跨越架封网跨越

2．5．1 利用新建线路跨越塔安装辅助横梁封网

2．5．2 利用地形封网

2．6 利用特种车辆跨越

2．6．1 吊车悬挂格构式横梁方式

2．6．2 高架车辅助

2．6．3 吊车改进型多功能跨越架

2．7 被跨物的种类及跨越方式的选择

3 跨越架结构形式分析

3．1 跨越架分析模型

3．1．1 跨越架结构形式及受力性能分析

3．1．2 跨越架分析工况及荷载

3．1．3 跨越架分析模型

3．2 剪刀撑布置形式对跨越架力学性能的影响

3．3 构造形式对跨越架力学性能的影响

3．3．1 立杆间距对跨越架力学性能的影响

3．3．2 大横杆间距对跨越架力学性能的影响

3．3．3 小横杆间距对跨越架力学性能的影响

3．3．4 排间距对跨越架力学性能的影响

3．4 高度对跨越架力学性能的影响

3．5 排数对跨越架力学性能的影响

3．6 顶部大横杆加强探讨

3．7 本章小结

4 跨越架在导线冲击作用下的动力响应

4．1 基本理论

4．2 分析模型

4．3 不同模型下系统的动力学性能对比

4．4．1 导线重量的影响

4．4．2 导线下落高度对跨越架动力学性能的影响

4．4．3 导线的冲击位置对跨越架动力学性能的影响

4．5 大横杆加强对跨越架动力学性能的影响

4．6 本章小结

5 跨越架与封网装置耦合结构力学性能研究

5．1 耦合分析模型

5．2 耦合结构计算荷载

5．3 耦合结构下跨越架的力学性能分析

5．3．1 位置对跨越架力学性能的影响

5．3．2 高度对跨越架力学性能的影响

5．3．3 封网形式对跨越架力学性能的影响

5．3．4 荷载的作用位置对跨越架力学性能的影响

5．3．5 两侧跨越架高差对跨越架力学性能的影响

5．4 本章小结

6 结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况