輸電塔線體系在覆冰和風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng).pdf

1、世界工業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)電的需求越來越迫切,輸電塔線體系作為電力傳輸載體的重要生命線工程,決定了供電系統(tǒng)的安全。電壓高、跨越距離遠(yuǎn)、高度高、重量輕、外形細(xì)長(zhǎng)是現(xiàn)在輸電線路的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。輸電線路覆冰振動(dòng)是危害輸電系統(tǒng)正常運(yùn)作的主要原因之一,它不僅嚴(yán)重地影響人們的生產(chǎn)建設(shè)、生活秩序,而且可能引發(fā)很多其他的災(zāi)害,給人們的生產(chǎn)生活帶來極其嚴(yán)重的后果,已經(jīng)引起了相關(guān)方面人士的重視。國(guó)內(nèi)外的覆冰事故研究指出,引起輸電線路倒塔破壞的主要原因有輸電線

2、路的過載覆冰以及輸電線路在風(fēng)荷載作用下的振動(dòng)破壞。
　　 輸電塔線體系覆冰的研究多半是著重于線路導(dǎo)線覆冰機(jī)理、模型,覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)機(jī)理以及輸電線路防、除冰技術(shù)的研究等等。近年來,輸電線路覆冰的研究涉及到輸電塔覆冰倒塔的原因及危害、導(dǎo)線覆冰的舞動(dòng)以及風(fēng)荷載作用下的輸電塔線體系的動(dòng)力響應(yīng)等。
　　 在前人工作的基礎(chǔ)上,本文使用桁梁混合有限元計(jì)算模型,利用大型通用有限元分析軟件ABAQUS,對(duì)ZGU2自立式鼓形直線塔的輸電塔線體

3、系進(jìn)行有限元分析,計(jì)算了輸電塔架以及輸電塔線體系在覆冰狀態(tài)下的自振頻率,以及輸電塔線體系在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng),并且分析了覆冰厚度對(duì)輸電塔線體系動(dòng)力響應(yīng)的影響。為以后輸電塔線體系覆冰的振動(dòng)控制以及工業(yè)應(yīng)用的研究提供了有參考價(jià)值的結(jié)果。
　　 本論文具體完成的內(nèi)容如下:
　　 1.綜述并分析了覆冰對(duì)輸電塔線體系倒塔的影響,以及覆冰輸電塔線體系倒塔破壞的力學(xué)機(jī)理；
　　 2.利用ABAQUS有限元分析軟件,根據(jù)輸電

4、塔線體系的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了輸電塔線體系的桁梁混合有限元模型；
　　 3.借助Matlab軟件,根據(jù)Davenport譜,利用諧波合成法,模擬了作用在輸電塔線體系上的脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程；
　　 4.利用ABAQUS有限元分析軟件,分別計(jì)算了ZGU2自立式鼓形直線塔的輸電塔線體系在覆冰厚度為5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm時(shí)的自振頻率,并且計(jì)算了在沒有覆冰情況下輸電塔及輸電塔線體系的自振頻率,得出來體系

5、的振型；
　　 5.分別計(jì)算了覆冰厚度為5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm時(shí)的輸電塔線體系在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng),得出了前10s位移響應(yīng)曲線。
　　 根據(jù)本章內(nèi)容的計(jì)算和分析,得出了如下結(jié)論:
　　 1.對(duì)覆冰輸電塔線體系的研究應(yīng)該考慮到塔線的耦合作用,以及風(fēng)的脈動(dòng)特性對(duì)體系的影響,得出覆冰輸電塔線體系倒塔的力學(xué)機(jī)理；
　　 2.ABAQUS計(jì)算出來的輸電塔的第一階自振頻率比用

6、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出來的第一階自振頻率小了9.8％；塔線的耦合作用使輸電塔線體系的自振頻率相對(duì)輸電塔架來說小了一個(gè)數(shù)量級(jí)；
　　 3.輸電塔線體系的振動(dòng),前十六階振型都表現(xiàn)為導(dǎo)地線的一次弦振動(dòng),導(dǎo)地線的振動(dòng)順序?yàn)橄仁俏挥谙聦拥膶?dǎo)線的振動(dòng),依次往上,直到地線振動(dòng)。導(dǎo)地線振動(dòng)時(shí),先是在XOZ面的一次弦振動(dòng),然后是XOY面的一次弦振動(dòng)。
　　 4.低階振型時(shí)表現(xiàn)為一根導(dǎo)線或地線的振動(dòng),高階振型時(shí)表現(xiàn)為一根導(dǎo)線或地線的振動(dòng)參雜兩根或兩

7、根以上的導(dǎo)地線在不同平面內(nèi)的振動(dòng),導(dǎo)地線振動(dòng)時(shí)都伴隨輸電塔架的振動(dòng)；
　　 5.當(dāng)僅考慮導(dǎo)地線的覆冰時(shí),輸電塔線體系的自振頻率呈下降趨勢(shì)；當(dāng)同時(shí)考慮導(dǎo)地線以及輸電塔架的覆冰時(shí),隨著覆冰厚度的增加,輸電塔線體系的自振頻率先增加后呈減小趨勢(shì)?？紤]輸電塔架及導(dǎo)地線的覆冰更能反生體系的真實(shí)情況；
　　 6.隨著覆冰厚度的增加,輸電塔架最高位置上440節(jié)點(diǎn)和2022號(hào)節(jié)點(diǎn)的最大位移呈遞增趨勢(shì),并且位移時(shí)程曲線在相同的時(shí)間段內(nèi),其位