输电线路振动机理及载荷快速评估技术的研究

摘要

由于输电线路多处于露天环境中，在风、雨、冰等自然因素作用下会激发塔线体系的振动，引起塔、线、绝缘子和金具的疲劳损伤导致其强度降低，虽然表现形式多种多样，但其影响却不利于电网安全，甚至危害严重。为了能够实现在未来气象条件下对输电线路安全的预警，开展输电线路振动机理及载荷快速评估的相关研究具有重要的现实意义。
　　本文在充分总结前人对输电线路中振动问题研究成果的基础上，结合输电线路工程实例针对典型工况的振动机理进行研究，并对输电线路载荷的快速评估技术进行理论研究和实例分析。主要研究内容有:
　　(1)在分析输电线路覆冰舞动和电晕放电的激振机理的基础上，基于有限单元法和Newmak积分法建立了考虑电晕力的输电线雨振有限元分析模型，提出了针对性的输电线路防振设计的理论基础。
　　(2)分析输电钢塔的结构，根据输电钢塔的结构特点及结构相似性进行模块化划分，建立参数化原始有限元模型;在此基础上根据钢塔的型号与呼高，赋值参量驱动各模块的原始模型，实现各种塔型与呼高的钢塔有限元快速建模。
　　(3)根据模块的划分方式及获取的图纸，应用ANSYS软件建立参数化模型，构建相应的塔线体系有限元分析模型。根据输电线相关参量和力学特性参量，给参数化模块预施加载荷分析，开展覆冰塔线结构的力学特性研究。
　　总的来说，本文对输电线路典型振动工况进行了理论分析，对输电线路载荷快速评估技术进行了研究，为工程项目后续的输电线、输电塔覆冰预警等级的划分提供了理论依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究内容

第2章 输电线路典型工况振动分析

2．1 覆冰舞动机理分析

2．1．1 垂直激发舞动机理

2．1．2 扭转激发机理

2．2 电晕放电机理及风雨激振分析模型

2．3 输电线雨振载荷及结构阻尼

2．3．1 电晕力fC

2．3．2 风载

2．3．3 电场力fE

2．3．4 输电线结构阻尼

2．4 输电线路风雨激振的数值分析

2．4．1 输电线路风雨激振的瞬态响应分析

2．4．2 输电线路风雨激振的谐响应分析

2．5 输电线路防振设计理论

2．6 本章小结

第3章 输电线路参数化有限元建模研究

3．1 输电线路杆塔的分类及结构特征

3．2 自立式桁架钢塔的有限元模块划分及建模实例

3．2．1 钢塔有限元模块划分的原则

3．2．2 参数化建模过程

3．3 塔架快速有限元建模的参数驱动机制

3．4 本章小结

第4章 输电线路载荷快速评估的实现

4．1 软件平台

4．2 覆冰算例

4．2．1 输电塔情况介绍

4．2．2 覆冰受载分析

4．3 非覆冰算例

4．3．1 猫头悬垂线载荷分析

4．3．2 干字耐张塔载荷分析

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 论文展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢