輸電塔線體系覆冰與脫冰的數(shù)值模擬研究.pdf

1、輸電塔線體系作為高壓電能輸送的載體，是重要的生命線工程。架空線路的主要破壞荷載是覆冰和大風(fēng)，而覆冰是自然荷載中最具破壞力的一個(gè)。線路的不均勻覆冰、脫冰對輸電塔產(chǎn)生縱向不平衡張力，嚴(yán)重威脅到輸電線路的安全。
　　 本文以實(shí)際工程中某輸電線路覆冰破壞的實(shí)例為背景，建立塔線耦合體系的空間有限元模型，分別采用梁單元、桿單元、僅受拉的預(yù)應(yīng)力桿單元對輸電塔、絕緣子及輸電線進(jìn)行了精確的模擬。采用pipe單元模擬輸電線的覆冰，覆冰的脫落通過單元

2、的生死來實(shí)現(xiàn)。與以往的導(dǎo)線脫冰的模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證本文建模方法的準(zhǔn)確性。進(jìn)行建模參數(shù)的敏感性分析，確定合適的有限元計(jì)算模型。
　　 對塔線體系中導(dǎo)線、地線覆冰脫落的現(xiàn)象進(jìn)行模擬，計(jì)算結(jié)果表明，覆冰脫落使得導(dǎo)線產(chǎn)生低頻舞動，絕緣子發(fā)生大幅擺動，輸電塔部分桿件出現(xiàn)較大的峰值應(yīng)力，同時(shí)使輸電塔基底剪力、基底彎矩等大幅增加，并且越靠近脫冰檔的桿塔，受到的沖擊作用越大。進(jìn)行導(dǎo)線脫冰的參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)檔距越大、覆冰越多、脫冰位置越靠

3、中間和脫冰比例越大時(shí)，脫冰響應(yīng)越顯著；當(dāng)導(dǎo)線的初始張力越大時(shí)，脫冰響應(yīng)越小。針對導(dǎo)線的unzipping形式脫冰進(jìn)行分析，探討脫冰速度對響應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)脫冰速度越慢，系統(tǒng)響應(yīng)越接近于靜態(tài)卸載；脫冰速度越快，系統(tǒng)響應(yīng)越接近于整檔同時(shí)脫冰。
　　 對有轉(zhuǎn)角線路及連續(xù)傾斜檔的覆冰、脫冰進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)線路轉(zhuǎn)角越大，傾角越大，輸電塔受到越不利的作用力。探討絕緣子長度對塔線體系動力作用的影響，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線脫冰作用下，絕緣子越長，脫冰導(dǎo)線的跳躍高