输电塔架的动力特性分析
输电塔塔线体系风振响应分析
随着社会经济 的发展 ， 电力的需求大大增加 ， 对 电
力工业 也 得 到 了迅 速发 展 ， 年 来 ， 造 了 大量 的输 电 近 建 塔 。输 电塔结 构 具 有 轻 质 、 柔 、 阻 尼 的 特 性 ， 高 小 自振 频 率低 ， 此 对 风 荷 载 的作 用 比较 敏 感 ， 强 风 作 用 因 在
（ ） 导线 ：Ｇ １ Ｌ Ｊ一６ ０ ５， ３ ／ 自重 ２ ０ ｇ ｍ， 径 ．６ｋ／ 外
图 １ 输 电塔线体 系 Ａ Ｓ Ｓ模型 ＮＹ
Ｆ ｇ １ ＡＮ ＹＳ ｍｏ ｅ ｏ ａ ｓ ｓ ｉｎ ｔｗ ｒｌ ｅ ｓ ｓｅ ｉ． Ｓ ｄ ｌ ｆ ｒ ｎ ｍｉｓ ｏ ｅ —ｉ ｙ ｔ ｍ ｔ ｏ ｎ
振
第３ ０卷第 ７期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡ￣ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
输 电 塔 塔 线 体 系 风 振 响 应 分 析
谢华平 ，何敏娟
（ ．湘潭大学 土木工程 与力 学学 院 ， １ 湘潭 ４ １０ ； ．同济大学 建筑工程系 ， １ １５ ２ 上海 ２０ ９ ） ０ ０ ２
月“ 娜 ”台 风 在 浙 江 登 陆 ， 坏 的 输 电 线 路 达 到 云 损 ３３２ｋ ２０ ４ ｍ；０５年 ４月 ， 于 江 苏 盯 胎 的 同 塔 双 回路 位
Ｄ ｖｎｏ 、 ｏ ｅ 等学者 Ｉ 对频域分 析方法进行 了 ａｅｐｒ Ｈ ｌ ｓ ｔ ｍ ９ 研究 ， 郭勇、 孙炳楠等 。 。 用频域方法分析了大跨越输电
ｗｉｈ ｕ ｈ ｓ ｏ ｄｓｗｅ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｏ ｔｔ ｏ ｅ ｌ ａ ｒ ｒｎ ；ｔａ ｓ ｓｉ ｎ ｔｗｅ － ｎ ｙ ｔｍ ；ｄ ｎ ｍｉ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｄ ｅ ｇｎ ｅ ｇ ｒ ｎ ｍｉｓ ｏ ｒｌ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｏ ｉ ｙ ａ ｃ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ；ｗｉ ｄ ｉ ｄ ｃ ｄ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓｅ ｎ — ｕ ｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｎ
输电线路铁塔导线耦合振动动力特性研究
关键词
பைடு நூலகம்输 电线 路
铁塔
导线
耦 合 振 动 力 学 模 型
动 力 特 性
中图分类号
ＴＭ ７ ６ ３ ０３ ７ ２ ． ２
跨 度 普遍 达 到数 百米 以上甚 至千 米 的 架空 线 路 ， 导
引 言
架空 输 电线 路 是 由多跨 导 线 与 多 座 铁塔 、 础 基 以及 附 属连 接件 等 组 成 的连 续 、 合 的 空 间体 系 结 耦
维普资讯
ｌ８ ４
振
动、 测
试
与
诊
断
第２ ８卷
丁 ’ ｃ ｃ ｓ 丁 ｉ ｃ ｃ （丁— ｏ ｃ ｎ 丁） ７ ｓ
１
（ ｆ ，）一 声 （ ｇ （）＋ ≯ （ ｇ （） ｌ ） ｌ ｆ ２ ） ２ｆ
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４ Ｅｆｆ Ｃ。 Ｉ
，
导线 的 面外位 移可 表示 为
动 力 特性 的有 限元 分 析也 表 明 ， 于 两 塔 之 间导 线 对
则 塔 的横 向位 移可 表示 为
＋
国家 电 网公 司重 大 科 技 创 新 专 项 基 金 资 助 项 目（ 号 ：Ｇ ￣Ｏ ７Ｉ ０ 。 编 Ｓ ＫＪ ２ Ｏ ］ １ ） － 收稿 Ｅ期 ：０ ８０ Ｏ 修 改 稿 收 到 日期 ：０ ８０ —８ ｌ ２ ０— 卜２ ； ２ ０— ４２ 。
计算 由于铁塔 建模 复杂 ， 不太 适 用 于工程 设计 。 本 文 建立 了典 型大 跨 越 线 路 的有 限 元模 型 ， 计 算 了塔线 耦合 振动 的动 力特 性 。 结果 表 明 ， 理论 算法 与有 限元方 法计 算得 到 的动 力特 性基 本一 致 。
图 １ 一 塔 两 线 连 续 体 简 化 模 型
导地线对输电塔动力特性影响
式中，Ｋ 为体系处于静力平衡状态时总刚度矩阵； ｕ 为节点位移向量；Ｍ 为 体 系 质 量 矩 阵；¨ｕ 为 节 点
加速度向量。
式 （１）的 特 征 方 程 为 ：
Ｋ－λ２ Ｍφ＝０
（２）
图 １ 输 电 塔 模 型 立 面 图 （单 位 ：ｍ） Ｆｉｇ．１ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｄｒａｗｉｎｇ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ
单 塔 结 构 首 先 出 现 整 体 振 动 ，然 后 出 现 局 部 振 动 。 输电单塔顺线路方向与横线路方向的振动频率接 近 ，猫 头 部 分 对 铁 塔 振 型 影 响 较 小 。 ３．２ 考 虑 导 地 线 影 响 的 输 电 塔 动 力 特 性 分 析
第３０卷 第１期 ２ ０ １ ２ 年 １ 月
文 章 编 号 ：１０００－７７０９（２０１２）０１－０１９９－０３
水 电 能 源 科 学 Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ
Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２ ０ １ ２
导地线对输电塔动力特性影响分析
侯景鹏，陈加宝，雷俊方，纪 星，杜 冰
采用子空间迭代法求解特征方程的前ｎ 阶特征值
和特征向量，即可得 到 体 系 前ｎ 阶 自 振 频 率 及 相 应振型 。 ［５］
２ 有限元模型
２．１ 基 本 参 数 选用国 网 公 司 输 变 电 工 程 典 型 设 计 中 ［６］ 的
５Ａ－ＺＭ４ 猫 头 塔 作 为 研 究 对 象 ，建立直线输电塔模 型。图１为５００ｋＶ 猫头直线塔纵、横向立面图。
（东北电力大学 建筑工程学院，吉林 吉林 １３２０１２）
摘要：为研究输电线路中导地线对输电铁塔动力特性的影响，基于 有 限 元 软 件 ＡＮＳＹＳ建 立 了 输 电 塔 及 塔 线
大跨越输电塔塔线耦联体系动力特性分析
作 状 态进 行 模 态分析 。 用 Ｂ ａ ｌ ８单 元模 拟 输 电塔 自身杆件 ， Ｌｎ ｌ０单 元模 拟 导 线 ｅｍ ８ 用 ｉｋ ８ 和 绝缘 子 ， Ｐａ ｅ ２单元 建 立 自定 义 杆 件 截 面 ， Ｍａｓ １单 元 模 拟 附加 质 量 。 建 立塔 用 ｌｎ ８ 用 ｓ２
文献标 志码 ： Ａ 中 图分 类号 ：Ｕ １ ． Ｔ ３ １３
Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｎａ ｉ ａ ｕ ｅ ｆＬｏ ｐ ｎ Ｔ ａ ｓ ｓ ｉｎ Ｌｉ ｅ Ｓ ｓｅ ａｙ ｉ ｎ Ｄｙ ｍ ｃ Ｆｅ ｔ ｒ ｓ ｏ ｎｇ Ｓ ａ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｎ ｙ ｔｍ ＤＥＮＧ ｎ ， Ｂｉ ｇ ＴＡＮＧ Ｙｕａ ｌｎ ｎ—ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔａ ａｙ ｉ ｏｔ ａ ｅ ＡＮＳ Ｓ ９ ０ ｉ ｕ ｅ ｏ ｍａ ｅｍｏ ｅ ｎ ｌ ｓｓｆｒｗｉ ｌ ｓ ｎ ｏ ｋ ｎ ｔ ｔ ｆ ｓ ｒ ｃ ｈ ｎ ｔ ｅｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓｓ ｆ ｒ ｉ ｅ ｗ Ｙ ． ｓ ｓ ｄ ｔ ｋ ｄ ｌ ａｙ ｉ ｏ ｒ ｅ ｓａ ｄ ｗ ｒ ｉ ｇ ｓａｅ ｏ ａ ｅ
ｓｍｕ ａｅ ｌａ ｎ ｉ ｌｃｒｃ Ｔｈｅ Ｐｌｎｅ ｉ Ｓ ｕ ｅ ｏ ｅ ｔｂｌｓ ｅ — ｅ ｉ ｄ ｂａ ｅ ｔｏ Ｔｈｅ Ｍ ａ ｓ ｕ ｔｉ ｓ ｄ ｔ ｉ ｌ ｔ ｉ ｌ ｔ ｅ ｄ ａ ｄ ｄ ｅｅ ｔ ． ｉ ａ ８２ ｕｎ ｔｉ ｓ ｄ ｔ ｓａ ｉｈ ｕｓ ｒｄ ｆｎｅ ｒｓ ｃ ｉｎ． ｓ２ｌ ｎｉ Ｓ ｕ ｅ ｏ ｓｍｕ ａｅ ａ ｄ ｔｖ ｓ ． ｄ ｉｉ ｅ ｍａ ｓ Ｔｈｅ ｔａ ｍｉｓｏ ｉ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｓａ ｉｈ ｄ ａ ｔｅ ｄｆｅ ｅ ｅ ｔ ｅ ｔ ｙｎ ｍｉ ａｕ ｅ ｎ ｓｎｇｅ ｏ ｒ ａｅ ｒ ｎｓ ｓ ｉｎ ｌｎ ｙ ｔｍ Ｓｅ ｔｂｌｓ ｅ ｎｄ ｈ ｉｆｒ ｎｃ ｓｂｅｗｅ ｎ ｉｓ ｄ ａ ｃ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｉ ｌ ｔｗｅ ｒ ｃ ｍｐａ ｅ Ａｓｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｆｓ ａ ｔ ｈ ｎｇｎｇ ｔｅ ｓ ｏ ｈｅ ｆｅ ｕｅ ｃ ｆｃ ｏ ｓｎｇ ｔｗｅ ｓ ａ ｅ ｒ ｓ ａｃ ｄ．Ｆ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ｔ ｏ ｒ ｄ． ｈ ｈａ ｇ ｓｏ ｐ ｎ，ｈｅ ｃ ａ ｉ ｒ ｎｄ ｆｔ ｒ ｑ ｎ ｙ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｒ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈａ ｌｒ ｅ ｄｆｅ ｅ ｅ ｘ ｓ ｔ ｅ ｉ ｌ ｏ ａ ｇ ｉ ｒ ｎｃ ｓ ｅ ｉｔｂｅｗｅ ｎ ｓｎｇｅ ｔｗｅｒａ ｄ ｒ ｎｓ ｓ ｉｎ ｌｎｅｓ ｔｍ ， ｎｄ ｔ ｒ ｉ ｔｔ ｆｔ ｉ ｙ ｔｍ ｈｏ ｌ ｅ ｃ ｎｓｄ ｒ ｄ ｎ ｔａ ｍｉｓｏ ｉ ｙｓｅ ａ ｈｅｗｏ ｋｎｇｓａ ｅｏ ｈ ｓｓ ｓｅ ｓ ｕ ｄ ｂ ｏ ｉ ｅ ｅ Ｍｒｓ ｉｎ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｗｏ ｋ． ｃｅ ｃ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｒ Ｋｅ ｙｗｏｒ ｔａ ｍ ｉｓｏ ｏ ｒ；ｒ ｎ ｍ ｉｓｏｎ ｌｎ ｙ ｔ ｍ ； ｄｓ ｒ ｎｓ ｓ ｉｎ ｔｗｅ ｔａ ｓ ｓ ｉ ｉｅ ｓ ｓｅ ＡＮＳ ＹＳ； ｎａ ｃ ｆ ａ ｕ ｅ ； ｄ ｌａ ａ ｙ ｉ ｄｙ ｍｉ ｅ ｔ ｒ ｓ ｍｏ ｅ ｎ ｌ ｓｓ
台风作用下输电塔线体系动力响应分析
台风作用下输电塔线体系动力响应分析安利强;张志强;黄仁谋;张荣伦;庞松岭;梁成;杨文刚【摘要】台风作用下输电线路倒塔事故时有发生.通过YanMeng台风风场和Monte Carlo法模拟得出了海口市的极值风速和风剖面指数,并采用石沅台风风谱进行了台风脉动风的数值模拟,在ANSYS中建立一塔两线模型,计算了模型在台风风载荷作用下的风载荷效应.分析表明:导、地线线条风载荷对主材轴力的贡献率很大,极值状态时达到了58.9％,通过在台风区适当减小档距或者采用落线护塔的方式可以减小台风带来的损害;台风的高强度和高湍流特性,导致在极值状态下的响应远大于静风等效作用下的响应,规范中所取的风载荷调整系数偏小,对于台风工况,应充分考虑其动力放大作用.%Collapse accidents of transmission tower-line systems under typhoon occur frequently.Here,the extreme wind speed and wind profile index were simulated using Monte-Carlo method and YanMeng typhoon field,the fluctuating wind of typhoon was calculated using Shiyuan typhoon spectrum.A model consisting of one tower and two-span conductors was established with the FE software ANSYS,and the wind load effect of the model was calculated under typhoon wind load.The analysis indicated that the wind load of conductors and ground wires make a significant contribution to the axial force of principal members,the contribution rate reaches 58.9％ during extreme value status of typhoon;the damage due to typhoon can be reduced through appropriately decreasing span distance or dropping lines to protect towers in typhoon region;the dynamic responses of the model during extreme value status of typhoon are much larger than those of the model duringthe equivalent static wind status due to high strength and high turbulence's characteristics of typhoon;the adjustment coefficient of wind load in the existing design code seems to be smaller,its dynamic amplification effect must be fully considered under typhoon condition.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)023【总页数】8页(P255-262)【关键词】极值风速;台风;塔线体系;动态响应【作者】安利强;张志强;黄仁谋;张荣伦;庞松岭;梁成;杨文刚【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;海南电力技术研究院,海南海口570125;海南电力技术研究院,海南海口570125;海南电力技术研究院,海南海口570125;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003【正文语种】中文高压架空输电线路是由地基、铁塔、绝缘子串、导地线等组成的力学体系，一条输电线路分为多个耐张段，一个耐张段两端为耐张塔，中间为直线塔，输电线路对风具有很高的敏感性[1]，尤其是台风这种高湍流、高强度、高变异的复杂风场。
有限元Comsol-Multiphysics的输电杆塔模态分析
有限元Comsol-Multiphysics的输电杆塔模态分析本科毕业设计（论文）基于Comsol Multiphysics的输电杆塔模态分析摘要随着社会的发展，输电线路作为电网的大动脉，其安全稳定的运行关乎着国民经济的稳定。
作为支撑输电线的骨骼，输电铁塔的安全可靠运行是电网安全稳定运行的重要保证。
但近年来，在各种极端情况下，倒塔断线事故时有发生，严重危害了电网安全。
因此，研究输电塔架在各种复杂极端情况下的静动力特性对提高输电线路的安全可靠性有着重要的研究以及工程价值。
本文以有限软软件COMSOL Multiphysics为研究平台，根据已有的设计资料，研究了输电塔架的有限元模型的建立方法，建立了酒杯型直线塔的有限元分析模型，并提出了塔架在风载荷、覆冰载荷、基础沉降等工况下的研究处理办法。
根据设计规程，通过分析计算得出了输电塔架在大风作用下的风载荷，并分段施加在输电塔架以实现风载荷的准确施加。
风载荷下，最大的位移出现在塔身。
然后研究了输电塔架在覆冰、基础沉降等工况下的静力学特性。
最后重点研究了输电塔架的动力特性，对有限元模型进行了模态分析，得到了输电塔架的前10 阶振型以及相对应的自振频率，通过研究发现在塔腿和塔身部分容易过早的出现局部模态。
关键词：输电杆塔；输电塔线体系；静力特性；动力特性AbstractWith the development of society, the security an stability of electric transmission line system is important to national economy. As the artery of electric network, electric transmission line is a vital implement. Recently, the happening of the collapsing accidents of tower-line system threatened the security of electric network. Therefore, the study of static and dynamic characteristics of the transmission tower has important value both in theory and engineering to improve the safety and reliability of power system.The finite software COMSOL Multiphysics is used as the analyzing platform in this paper. Based on design information，transmission tower as the glass-shaped tangent tower for analyses is established. In the meantime, the paper advanced the processing methods of different loading cases, such as in wind , ice, foundation settlement.According to the design standards, the subsection wind load of solo tower under maximum wind design are calculated and loaded. The maximum displacement appears in the windward side of tower body.Then the paper studied the mechanical property of transmission tower under extreme cases such as ice, foundation settlement and other working conditions.Moreover, the mode analyses are carried out considering tangent tower, obtaining its former ten self vibration frequency and vibration mode correspondingly. According to the frequency and vibration mode, finding that part of tower leg and body are tend to appear partial mode.Key words:Transmission tower; Transmission line system;Static characteristic; Dynamic characteristic;目录第一章绪论 (1)1.1 选题的意义和目的 (1)1.2 输电杆塔在国内外的发展与研究 (2)1.3 论文研究主要内容 (3)第二章输电杆塔体系的建模及分析 (5)2.1 输电杆塔概况 (5)2.2 有限元分析软件Comsol Multiphysics (6)2.1.1 有限元理论概述 (6)2.1.2 Comsol Multiphysics软件的主要功能和分析过程实现 (7)2.1.3 有限元建模要求 (7)2.2 输电杆塔体系模型的建立 (8)2.2.1 仿真模块的选取 (8)2.2.2 输电杆塔模型的建立 (8)101112121214151516161717 3.3 基础沉降作用下的静力学分析 (18)3.3.1 基础沉降 (18)3.3.2 输电单塔基础沉降作用下的静力学分析 (18)3.3.3 输电塔线在基础沉降作用下的静力学分析 (20)3.4 本章小结 (20)第四章基于COMSOL Multiphysics输电杆塔模态分析 (21)4.1 输电杆塔模态分析理论 (21)4.1.1 输电单塔的自振模态分析 (22)4.2 模态分析在COMSOL Multiphysics中的实现 (23)4.3 输电塔线体系的模态分析 (26)4.3.1输电塔塔模态分析 (26)4.3.2输电塔线耦合模态分析 (29)4.4 本章小结 (30)结论和展望 (31)总结 (31)展望 (31)参考文献 (32)致谢 ....................................................... 错误!未定义书签。
大风地区输电线路铁塔受力及模态分析研究
282㊀∕2023.06大风地区输电线路铁塔受力及模态分析研究罗㊀钰(中国能源建设集团湖南科鑫电力设计有限公司)摘㊀要:为研究大风地区输电铁塔的受力性能,完善铁塔的相关设计,研究以某风电220kV 送出工程的输电线路铁塔为研究对象,分别建立直线塔和耐张塔的模型后,通过模态分析得到前三阶的共振频率和阵型,进行力学分析得到应力分布结果及控制工况,为大风地区铁塔的设计提供依据㊂关键词:大风地区;铁塔;模态分析;控制工况0㊀引言近年来,随着各地电网的快速发展,因自然灾害导致的安全事件频发,其中大风原因和覆冰(凇)原因导致的故障占据较大比例㊂为全面提升电网本质安全水平,进一步增强架空输电线路预防和抵御大风㊁覆冰(凇)能力,开展了差异化设计研究,通过总结电网的设计㊁建设和运行经验,对杆塔防风害㊁防冰害进行研究具有重要意义[1]㊂研究以某220kV 送出工程铁塔为研究对象,通过Smart Tower 铁塔分析计算软件建立铁塔模型,进行受力分析㊁模态分析,为大风地区输电线路铁塔研究提供依据㊂1㊀工程概况某220kV 风电送出工程,采用单回路架设㊂导线采用2ˑJL3/G1A-630/45高导电率钢芯铝绞线,两根地线均选用OPGW 光缆㊂设计最高气温为40ħ,最低气温为-40ħ,平均气温为5ħ,基本风速为32m/s,覆冰厚度为10mm,沿线海拔高度在0~1000m,全线均采用自立式角钢塔设计㊂2㊀杆塔规划设计根据工程的导线㊁地线型号及气象条件,针对新建铁塔开展研究㊂悬垂直线塔的规划与选型首先要满足电气的间隙和塔头布置的要求㊂从结构造型和受力来讲,对称布置是最佳的结构型式,结构简单㊁造型匀称㊁加工安装亦较方便,这在许多线路工程中得到了很好的验证㊂由于该线路位于大风区内,按照差异化设计要求,中相悬垂串采用V 串,故单回路直线塔采用酒杯型塔头布置㊂耐张塔选型相对简单,鉴于干字耐张塔有良好的设计㊁施工和运行经验,其外形也与直线塔协调,故单回路耐张塔采用干字型塔头布置㊂按照工程实际情况,杆塔使用中应适当控制档距和耐张段长度,降低杆塔高度㊂该工程选线排塔后,选用水平档距450m㊁垂直档距550m 的铁塔最多㊂研究选取一种直线塔(ZB2)和一种耐张塔(J3)进行详细研究对比㊂两种铁塔规划使用条件分别见表1和表2㊂表1㊀直线塔规划使用条件塔型标准呼称高(m)水平档距(m)垂直档距(m)代表档距(m)摇摆角系数Kv 计算呼高ZB221~454505504000.7539表2㊀耐张塔规划使用条件塔型标准呼称高(m)水平档距(m)垂直档距(m)代表档距(m)转角度数(ʎ)计算呼高J318~30450550200/45040~60ʎ303㊀直线铁塔受力分析选取直线塔呼高为45m,全高为48.9m,塔头为酒杯型布置㊂采用目前电力行业广泛使用的Smart Tower 铁塔设计软件建立铁塔模型时,默认采用的三维直角坐标系中,X㊁Y 轴与铁塔所处的地面平行,Z 轴与地面垂直㊂把外部荷载加载于三个导线挂点及两个地线支架挂点处,荷载加载完成后,直线塔受力示意见图1㊂图1㊀直线塔所受荷载示意图2023.06∕283㊀根据‘架空输电线路荷载规范“(DLT5551 2018)要求,杆塔应计算最不利风向作用,悬垂型杆塔应计算与线路方向成0ʎ㊁45ʎ(或60ʎ)及90ʎ的三种基本风速的风向[2]㊂该送出工程基本风速较大,考虑大风工况对直线杆塔的受力影响较大,在风压段的风振系数设置时,需采用模态分析进行计算㊂在模态分析中,通过读取各阶频率对应的振型,剖析杆塔的振型规律[3]㊂根据模态分析结果计算杆塔的风振系数㊂研究对直线塔进行模态分析时,选择提取的模态阶数为3阶,质量增大系数为风压段质增㊂对输入的模型及以上参数要求条件下进行模态分析,得到直线塔的3阶固有频率计算结果如表3㊂表3㊀直线塔的3阶固有频率计算结果阶数频率(Hz)1 1.84972 1.855233.4175模态分析是研究输电线路铁塔动力特性的重要方法,也是解决复杂结构振动问题的主要工具㊂在进行风振系数βZ 计算分析时,选择左右振动作为βZ 分析的阵型依据㊂求解出βZ 后,在风压计算中将其考虑进去,再进行铁塔整体受力分析[4]㊂以选取的直线铁塔模型为研究对象,对其进行模态分析,前三阶振型如图2所示㊂图2㊀直线塔3阶模态分析图㊀㊀从图2可以看出,直线铁塔的前3阶振型分别为X 方向弯曲(图2(a))㊁Z 方向弯曲(图2(b))和铁塔内部扭曲(图2(c))㊂直线塔第三阶振型的变形主要发生在塔身第一横隔面以上部分,说明这部分结构相对薄弱㊂铁塔整体结构的应力云图如图3所示,通过软件计算结果,可知直线铁塔主材控制工况为大风,应力强度有较大的盈余量㊂4㊀耐张铁塔受力分析选取耐张塔呼高为30m,全高为40m,塔头为干字型布置㊂根据‘架空输电线路荷载规范“(DL /T5551 2018)要求,杆塔应计算最不利风向作用,一般耐张型杆塔可只计算90ʎ一种基本风速的风向;终端杆塔除计算90ʎ基本风速的风向外,还应计算0ʎ基本风速的风向;悬垂转角杆塔和小角度耐张转角杆塔还应计算与导线㊁地线张力的横向分力相反的风向[2]㊂把外部荷载加载于两侧导线横担端部的导线挂点㊁塔身中相的导线挂点㊁以及塔头地线横担端部的两个地线挂点处,相关荷载加载完成后,耐张铁塔受力示意见图4㊂图3㊀直线塔应力云图㊀图4㊀耐张塔所受荷载示意图采取和直线塔同样的分析方法,对耐张塔进行模态分析时,选择提取的模态阶数为3阶,质量增大系数为风压段质增㊂对输入的模型及以上参数要求条件下进行模态分析,得到频率计算结果如表4㊂284㊀∕2023.06表4㊀耐张塔的3阶固有频率计算结果阶数频率(Hz)1 3.82392 3.850538.5282在进行BetaZ 计算分析时,同样选择左右振动作为BetaZ 分析的阵型作为依据㊂求解出BetaZ 后,在风压计算中考虑进去,再进行铁塔整体受力分析[5]㊂以选取的耐张铁塔模型为研究对象,对其进行模态分析,前三阶振型如图5所示㊂图5㊀耐张塔3阶模态分析图㊀㊀根据受力分析,耐张铁塔整体结构的应力云图如图6所示㊂通过软件计算结果,可知铁塔主材控制工况为大风,应力强度有较大的盈余量㊂由于本工程覆冰厚度不大,而基本风速较大,故耐张塔控制工况为大风是合理的[6]㊂图6㊀耐张塔应力云图5㊀结束语研究以Smart Tower 铁塔分析计算软件为工具,对某风电220kV 送出工程所用铁塔进行研究,选取一种直线塔㊁一种耐张塔进行受力分析㊂由于本工程基本风速较大,软件计算结果显示主材控制工况均为大风工况㊂分析过程中采用了模态分析进行计算,通过读取各阶频率对应的振型,再根据模态分析结果计算杆塔的风振系数,对输电线路铁塔的动力特性进行了分析,为大风地区输电线路铁塔设计提供相关依据㊂参考文献[1]㊀刘晓亮.基于塔线体系的滑坡区输电铁塔风振响应分析[D ].宜昌:三峡大学,2022.[2]㊀电力规划设计总院.架空输电线路荷载规范:DL /T 5551-2018[S ].北京:中国计划出版社,2018.[3]㊀伍川,杨晓辉,赵鹏飞,等.基于塔线体系的风荷载作用下输电铁塔薄弱杆件分析[J ].中国工程机械学报,2022,20(6):504-509.[4]㊀孙成,张大长.新疆东部地区750kV 输电塔疲劳寿命分析[J ].土木工程与管理学报,2019,36(1):150-155.[5]㊀赵楚,廖伟中,叶凡.基于ANSYS 的110kV 输电铁塔有限元分析[J ].电工技术,2022(24):92-94,98.[6]㊀赵云龙,翁兰溪,黄文超,等.基于山脊地形台风风场的铁塔风振系数研究[J ].电气技术,2021,22(3):38-43.(收稿日期:2023-04-18)。
特高压大跨越输电塔动力特性和风振响应分析
文 章 编 号 ： ６３２ ４ （ ０ ８ ０ —０３０ １ ７ — ０ ９ ２ ０ ） ４０ ２ — ８
特 高 压 大 跨 越 输 电塔 动 力 特 性 和风 振 响 应 分 析
又 洪 洲 ， 瑞 娟 司
（ 同济 大 学 建 筑 工 程 系 ， 海 上 ２０９） ０ ０ ２
摘 要 ： 对 特 高压 大跨 越 输 电塔跨 越档 距 大 、 体 高且 负荷 重 的 特 点 ， 材 料 选取 、 线排 列 方 式 、 针 塔 从 导
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｉ ｄ ｔ ｌ ａ ｈ ｇ ｏ ｔ ｇ （ ＨＶ ） ｌ ｎ — ｐ ｎ ｔ ａ ｓ ｉｓｏ ｏ ｒ ｂ ｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ｍｅ Ｏ ｕ ｔ ｉ ｈ ｖ ｌａ ｅ Ｕ ｒ ｏ ｇ ｓ ａ ｒ ｎ ｍ ｓ ｉ ｎ ｔ ｗｅ ｅｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｅ
ＵＨＶ ｎｇ ｓ ｎ Ｔｒ ｎ ｍ ｉｓ ｏ ｗｅ ｓ Ｌｏ — ｐａ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｔｏ ｒ
ＤＥＮＧ ｎ — ｈ ｕ，Ｓ ｉ ａ Ｈｏ ｇ ｚ ｏ ＩＲｕ—ｕ ｎ ｊ
（ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｃ ｉｅｔ ｒ ｌＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｄｅ ａｔ ｎ ｆＡｒｈ ｔｃｕ ａ ｎ ｉｅ ｒｎ ，Ｔｏ ｇｉＵｎｖ ｒｉ ｎｊ ｉｅ ｓｔ ｙ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ９ ，Ｃｈｎ ） ｈ ｎ ｈ ｉ ００ ２ ｉａ
第２ ５卷 第 ４ 期
２０ ０ ８年 １ ２月
建 筑科 学 与 工程 学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｃ ｉ ｃｕ ｅａ ｄＣ ｖｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｒ ａ Ｏ ｈｔ ｔｒ ｎ ｉｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ Ａｒ ｅ ｎ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ４ １ ２ ．
Ｄｅ ． ２ ０８ ｃ ０
ｏ Ｈ Ｖ ｏ — ｐ ｎ ｔ ａ ｍ ｉｓｏ ｏ ｅ ｓ ｆＵ ｌ ｎｇ ｓ ａ ｒ ｎｓ ｓ ｉ ｎ ｔ ｗ ｒ ．
输电塔覆冰后的动力特性分析
２ 输 电塔一 线体 系分 析模 型
２ １ 塔 架 模 型 ．
２。 ． 空 间 桁 架 模 型 １１
ｐ１ ￣＋ － 警。
其 中， 为脉动增大系数 ； 为脉动影 响系数 ； 为振型系数 ；
为风压高度变化系数。除脉动增大系数 外 ， 其余 ３个系数均
由塔架的外形尺寸确定 ， 而要得到 就需要求得结构的 自振周期。
Ｔ１ ．５ Ｈ／ ＝０ ０ ０ ， ／ｂ＋Ｂ。
元模型的模态分析结 果 ， 出结 论 ： 得 在进行 塔架 结构 动力特 性分 析 时， 若侧 重整体振 型模 态 ， 则用空 间桁 架模型既便 于计算 ， 也有 相 当高 的精度 ， 若着 重研 究塔架结构的局部 振型模态或 与整体模 态 的耦合振型 ， 则应 采用混合 单元模型或空间刚架模 型计算 。
于输 电塔 结构 的形式 多样 、 高度不一 ， 如干字塔 、 酒杯 塔 、 猫头塔
等， 而不同类型 、 不同高度 的输 电塔 自振周期具有不 同的特点 ， 所 以这一公式并不能适用于所有类型 的输 电塔结构 ， 在进 行输 电塔
元分析塔架结构采 用梁单 元按 空 间刚架建 模。这种 处理 方法使 主腹杆 的刚度 和对塔架 的约束偏大 ， 而次 腹杆的刚度 和对塔架 的 约束偏小 ， 相互 有所抵消 ， 比较合理 。
假定 ：） １ 索是理想柔性 的 ， 既不 能受压 ， 不能抗 弯 ； ） 也 ２ 索的材 料 输 电塔和线 之间的耦合 作用后的相互影响 ， 出结论 ： 得 由于输 电线 符合 虎克定律 ；） ３ 各个 索单 元所受 的均 布荷 载沿 弦长均 布 ， 向 自身较柔 ， 方 其平面外的摆动 明显大于塔顶位移 ， 塔线 体系 的耦合作
与实 际情况相 同； ） 每个 索单元 都是 小垂 度。通过算 例分 析 ， 指 用对输 电线的振动影响较小 ， 而对输 电塔 的振动影 响不可忽视。 出该单元 具有计算 精度高 、 收敛 『好 、 生 计算量较小等特点。
±800kV特高压直流输电杆塔结构的动力特性研究
１ 输 电 线 路 杆 塔 结 构 的 第 一 自振 周 期 计 算
方 法
１ １ 建筑 结构 荷载 《 ． 规范 》 计算 方 法 按 《 空送 电线路 杆塔结 构设计 技术规 定》 架 （ Ｌ Ｔ １４－２ ０ ） 要 求 ． 杆 塔 全 高 超 过 ６ Ｄ ／５ ５ － ０２ 的 对 ０ｍ
一
时 ， 按《 应 建筑 结 构 荷 载 规 范 》 ＧＢ ０ ０ － ２ ０ ） （ ５ ０ ９ ０ １计
算 杆塔 风荷 载调 整 系数 ． 计 算 杆塔 风 荷 载调 整 系 要 数 ． 先得 确定 结构 的第 一 自振周期 ． 首 而且 第一 周期
个 全新 的领 域 。 缺乏 相 关资 料 。据 估计 ， ８ ０ｋ ± ０ Ｖ
江
２０ ０ ８年 １ １月
苏
电
机
工
程
第 ２ ７卷 第 ６期 １ １
Ｊａ ｇ ｕ Ｅｌ ｃｒ ａ ｎ ｉ ｅ ｎｎ ｉｎ ｓ ｅ ｔ ｃ ｌ ｇｎ ｅ ｇ ｉ Ｅ
＿
＋ ０ Ｖ特高压直流输 电杆塔结构的动力特性研究 ８０ ｋ
朱 轶 ， 大 长 ， 致 添 张 林
（ ． 苏省 电力设 计 院 ， 苏 南京 ２ ０ ２ ；． １江 江 １ ０ ４ ２ 南京 工业 大学 土木工 程学 院 ， 江苏 南 京 ２ ０ ０ ） １０ ９
可 节约输 电走 廊资 源 ． 约土 地资 源 ， 合 国家 可持 节 符 续 发展 战 略 的要 求 ． 设 特 高压 输 变 电项 目具 有 重 建
大 的现实 意义 目前 我 国 已运行 的直 流线 路 最 高 电压 等 级 为± ５ ０ Ｖ， ０ 其杆 塔设计 、 载组 合 已有较 为 丰富 的工 程 ｋ 荷 设计 经验 而±８ ０ｋ ０ Ｖ级 特 高压直 流输 电线路 是迄 今 为止 世界 上最 高 电压 等 级 的直 流 输 电线 路 ． 这是
±800_kV_特高压输电塔动力特性分析
第 40 卷第 2 期2024 年4 月结构工程师Structural Engineers Vol. 40 ， No. 2Apr. 2024±800 kV特高压输电塔动力特性分析董新胜1任顺恩2，*冯浩琪3（1.国网新疆电力公司电力科学研究院，乌鲁木齐 830011； 2.郑州大学土木工程学院，郑州 450001；3.中国联合工程有限公司，杭州 310022）摘要针对在输电塔杆塔结构设计和动力特性的研究中难以通过理论分析和数值模拟准确获得塔身动力响应的问题，基于±800 kV特高压直流输电工程直线塔，建立塔-线-基础体系有限元模型，采用p-y 曲线法建立离散非线性弹簧模拟土体对结构的影响，对比分析了单塔、三塔两线、塔-线-基础体系等不同计算模型的特高压输电塔的动力特性，并与现场试验结果进行对比。
结果表明，输电线的质量和刚度对输电塔的动力特性有一定的影响，塔线耦合作用不可忽略。
考虑桩-土相互作用使输电塔自振频率降低。
与单塔模型相比，塔-线-基础体系模型计算得到的频率相对较小，与实际测试频率更为接近，验证了塔-线-基础体系模型的合理性。
关键词输电塔，塔-线-基础体系，动力特性，p-y曲线，计算模型Analysis of Dynamic Characteristics of ±800 kVUHV Transmission TowerDONG Xinsheng1REN Shunen2，*FENG Haoqi3（1.Xinjiang Electric Power Research Institute，Urumqi，Wulumuqi 830011， China； 2.School of Civil Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450001， China； 3.China United Engineering Corporation Limited， Hangzhou 310022， China）Abstract In the study of the structural design and dynamic characteristics of transmission tower structures，the accurate determination of the tower's dynamic response through theoretical analysis and numerical simulation poses a significant challenge. This paper focuses on the ±800 kV Ultra-High Voltage Direct Current （UHVDC） transmission line towers and establishes a finite element model of the tower-line-foundation system. The p-y curve method is employed to represent the discrete nonlinear springs simulating soil-structure interaction. Different computational models， including single-tower， three-tower two-line， and the tower-line-foundation system，are compared and analyzed concerning the dynamic characteristics of UHV transmission towers. The study investigates the effects of the mass and stiffness of the transmission line on the tower's dynamic behavior，emphasizing the importance of considering tower-line coupling. The inclusion of pile-soil interaction results in a reduction in the natural frequency of the transmission tower. The tower-line-foundation system model yields frequencies that are relatively smaller compared to the single-tower model， and they are closer to the frequencies observed in field tests， validating the rationality of the tower-line-foundation system model.Keywords transmission tower，tower-line-foundation system，dynamic characteristics，p-y curve，calculation model收稿日期：2023-03-20作者简介：董新胜，男，教授级高级工程师，硕士生导师，主要从事电网电器相关工程研究。
输电铁塔结构应力及稳定性分析
输电铁塔结构应力及稳定性分析山东兆维铁塔有限公司摘要：随着科技进步和国民经济的迅速发展,高压、超高压输电方式已成为当今电力供应的主要发展模式。
据国家电力规划部门预测,2020年前我国将建成超过7 000 km的高压输电线路。
作为高负荷电能输送载体的重要组成部分,高压输电塔的破坏不仅会导致供电系统的瘫痪,造成重大的经济损失,同时还可能会引发火灾等次生灾害,给人民群众的生命财产造成重大威胁。
统计资料显示,输电塔的破坏有很大一部分是由于风荷载下杆塔的动态侧倾失稳造成的,而现行规范中并未考虑风荷载的动力效应。
针对这种情况,对输电塔的风荷载作用下的动力稳定性的研究就显得十分必要和迫切。
关键词：输电塔结构动力稳定性1 稳定性的判定准则结构的稳定性问题有多种定义方法,一般来讲,如果结构在微小的荷载增量下产生了较大的响应变化,则认为结构发生了失稳或屈曲。
从数学上来说,结构在荷载作用下出现的屈曲可转化为平衡方程的多值性问题,属于定态分叉问题。
结构稳定性的判定准则,目前普遍采用的是能量准则,该方法是考察包括结构变形和外荷载在内的力学系统的总势能C,如果C达到最小,则结构就是稳定的。
从数学意义上就是考察总势能C二阶变分的符号。
若W2C>0,则结构是稳定的;W2C=0时,结构处于临界状态;W2C <0时,结构处于失稳状态。
Budiansky-Roth准则。
B-R准则最早由Bu-diansky和Roth[7]在研究球壳跳跃屈曲问题时提出。
该准则可表述为:如果结构在微小荷载增量下引起剧烈响应变化,则认为结构屈曲。
这个准则建立在物理直观上,在数值计算中比较容易实现。
位移相等准则。
雅库勃夫在讨论爆炸波作用下的土中圆柱壳的屈曲问题时采用了该准则。
该准则利用静动力屈曲位形相同的基本假设,认为结构受动力作用产生的位移与相应的静力屈曲位移相等时,结构就发生屈曲。
动态增量法(IDA)。
该方法通过计算不同强度动力荷载下结构的动力响应,得到相对于荷载参数的结构特征响应,研究荷载参数与结构特征响应之间的关系来判断结构的动力稳定性。
500kV双回路输电耐张塔动力特性分析
回路 输 电 耐 张 塔 作 为 研 究 对 象 ．采 用 Ｓ Ｐ ０ ０有 限 元 分 析 软 件 ，使 用 三 维 模 型对 输 电塔 结 构进 行 动 力 特 性 Ａ ２０
分 析 ．重 点 研 究 了杆 件 的 刚度 对 输 电 塔模 态 的 影 响 。 分 析 表 明 ，改 变 杆 件 刚 度 可 以大 大 改 善 输 电塔 的 动 力
示 前 ６ 阶 模 态 ）． 型 前 ６ 阶 振 型 对 应 的 结 构 自振 周 模
情 况 梁 杆 混 合 单 元 法 使 主 腹 杆 的 刚 度 和 对 塔 架 的 约束 偏大 ． 次 腹杆 的刚度 和对塔 架 的约束 偏小 ． 而 相 互 有 所 抵 消 ． 较 合 理 ］ 比 利 用 上 述 方 法 建 立 的 输 电 铁 塔 模 型 存 在 结 构 动 力 特 性 较 差 的 问题 目 前 改 善 输 电 铁 塔 模 型 动 力 特 性 差 的 方 法 主 要 是 增 设 附 加 杆 件 这 种 方 法 存 在
５０ 藏 蕾盛输 蘑赫 藏蹙秘秀特槎分桥 ０
屈成 忠 张有佳 慧颖 ， 李
（． １ 东北 电力大学， 吉林 １２ １ ；２ 长春供 电／ 司， ３０２ ． 厶 ＼ 吉林 长 春 １０ ３ ） ３ ０ ３
摘 要 ：输 电 塔 的 结 构 动力 特 性 对 于 其 抗 震 、抗 风 性 能 有 很 大 的影 响 。选 取 在 实 际工 程 中使 用 的 ５ ０ｋ 双 ０ Ｖ
的 问 题 有 ： 是 杆 件 的 增 加 数 量 和 位 置 带 有 一 定 的 一 随 机 性 ． 就 增 加 了 建 模 的 复 杂 程 度 ． 建 模 时 间 这 且 大 大 增 加 ： 二 是 增 加 杆 件 无 疑 会 改 变 结 构 原 来 的
框架塔动力特性实验研究
（ ．Ｃｏｌｇ ｆＥｌｃｒ ｍ ｅ ｈ ｎｃ ｌＥｎ ｉｅ ｒｎ １ ｌ ｅｏ ｅ ｔｏ ｅ ａ ｉａ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｑｉｇ ａ ｎｖ ｒｉｙ ｏ ｅ ｎ ｄ ｏＵ ｉｅ ｓｔ ｆ
Ｓ ｉｎ ｅａ ｄＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｑｉ ｇ ａ ６ ０ １，Ｃｈｎ ； ２ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｄ ｏ２ ６ ６ ｉａ ．Ｃｏｌｇ ｆＣ ｅ ｃ ｌ ｌ ｅｏ ｈ ｍｉａ ｅ
ｕ ｃａ ｇｄ ｎ ｈ ｎ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｅｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ，① ｔ ｅｔ ｗｅ ｎ ｈ ｒ ｍｅｓ ｏ ｌ ｅｒ ｇ ｒ ｅ ｓｔ ｅｗｈ ｌ ｈ ｏ ｒａ ｄ ｔ ｅ ｆａ ｈ ｕ ｄ ｂ ｅ ａ ｄ ｄ ａ ｈ ｏｅ
ｕｎ ｔ ｉ ，ｗｈｉｈ ｉ ｆ ｅ ｅ ｒ ｍ ｉ ｌ ｏ ｒ ｎｄ ｆ ｃ ｏｒ ｆｆ ａ ｅ ｍｕｓ ｅ ｃ ｎｓｄｅ ｅ ｙ ｔ ｔｃ ｌｙ ｃ ｓｄｉｆ ｒ ｎｔｆ ｏ ｓｎｇ ｅ ｔ ｗｅ ，ａ ａ ｔ ｓ ｏ ｒ ｍ ｔ ｂ ｏ ｉ ｒ ｄ ｓ ｎ ｈｅ ｉ ａｌ
ｄ ａ ｃ ｌｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｅ ｐｅ ｔｖ ｌ ｙｎ ｍｉ ａ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｒ ｓ ｃ ｉｅ ｙ．Ｆｕ ｔ ｒ ｒ ，ｔ ｅ ｉ ｌ ｅ ｅ ｏ ｕｐ ｏｒ ｏｓｔｏｎ ｏ ｈｅ ｄ — ｒ ｈｅ ｍｏ ｅ ｈ ｎｆｕ ｎｃ ｆｓ ｐ ｔｐ ｉｉ ｎ ｔ ｙ ｎ ｍｉａ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆ ｆａ ｅ ｏ ｅ ｓ ｂｅ ｎ ｉ ｖ ｓ ｉ ａ ｅ ａ ｃ ｌｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｒ ｍ ｄ ｔ ｗ ｒ ｈａ ｅ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｗｈｅ ｅ ｎｇ ｈｅ ｈｅ ｇ ｆｆ ａ ｎ ｋｅ ｐｉ ｔ ｉ ｈｔ ｏ ｒ ｍｅ
ｔ ｅ ｓ ｉｍｉ ｏ ｄ ｒ ｗｉ ｄ ｌ ａ ｓ ｏ ｈｅ ｔ ｗｅ ｔ ｒ ｍｅ Ａ ｅ ｔｍ ｏ ｅ ｓ ｂｅ ｎ ｅ ｔ ｂｌ ｈ ｄ ｆ ｒ ｈ ｅｓ ｃ ｌ ａ ｓ ｏ ｎ ｏ ｄ ｎ ｔ ｏ ｒ ｗｉｈ ｆ ａ ． ｔ ｓ ｄ ｌｈａ ｅ ｓ ａ ｉ ｅ ｏ ｓ
覆冰条件下酒杯型输电塔动力特性分析
Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｄｙ ｎａ ｍｉ ｃ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｔｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｔｏ ｗｅ ｒ ｉ ｎ Ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ Ｅｎｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ
ｎ ａ ｍｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｃ ｈ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｗｈｅ ｎ ｔ ｈｅ ｗｅ ｉ ｇｈｔ ｏｆ ｗｉ ｒ ｅ ｓ，ｔ ｈｅ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈｉ ｃ ｋｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｉ ｃ ｅ ａｒ ｅ ｃ ｏ ｎｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｄ．Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏｗ ｔ ｈａ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｓ ａ ｇｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏｎ ｔ ｈｅ ｄｙ ｎａ ｍ— ｉ ｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｔ ｏｗｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ；ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｎｏ ｔ ｂ ｅ ｎｅ ｇｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ．Ｗ ｈｅ ｎ ｔ ｈｅ ｉ ｃ ｅ ｉ ｓ ｔ ｈｉ ｃ ｋ，ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｉ ｂｕｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｈｏ ｕｌ ｄ ｂｅ ｃ ｏ ｎｓ ｉ ｄｅ ｒ ｅ ｄ． Ｔｈｉ ｓ ｃ ｏ ｎｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｄｅ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏｒ ｔ ｈｅ ａ — ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ｔ ｏｗｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｈ ｉ ｇｈ ａ ｌ ｔ ｉ ｔ ｕｄ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏｎ ｔ ｏ ｗｅ ｒ — ｌ ｉ ｎｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｉ ｃ ｉ ｎｇ； ｄ ｙ ｎａ ｍｉ ｃ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ； ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｑｕ ｅ ｎ ｃ ｙ
220kV双回路窄基铁塔建模及动力特性分析
加处 理 就可 以完 成数 据转 换 。这样 几 何模 型就 可 以在 Ａ Ｓ Ｓ里 建 出来 。 ＮＹ
一
般 ， 电塔 可 分为 三类 有 限元模 型 ： １ 空 间桁 架 模 型 ；２ 桁 梁 混 合 单元 模 型 ； ３ 空 间 刚架 模 输 （） （） （）
型。为了使输 电塔的受力更符合工程实际， 本文建立桁梁混合单元模型。为了验证该模型的合理性 ， 在
降低工程造价。
８ 代 末期 我 国开始 了紧凑 型 线 路技 术 的研 究 和工 程 实 施 ¨２。２０ ０年 ． ０９年 无 锡 电力 公 司 形 成 了 涵 Ｊ 盖 ２０ｋ ２ Ｖ和 １０ｋ 电压等级 的全套 窄基 系列 塔 型 ＿ 。２０ １ Ｖ ３ ０ ９年福 建 省 电力 勘测 设计 院设 计 了首 条 ２０ Ｊ ２
进行 模 态分 析时 ， 本文 又建 立 了空 间桁 架模 型 与之对 比。 本 文应 用大 型有 限元 软件 Ａ Ｓ Ｓ建 立 的 ２ ０ｋ Ｓ ＮＹ ２ ＶＨ Ｚ窄 基直 线塔 的三 维有 限元 分析 模 型 ， 图 １～ 见
图 ２ 。
收 稿 日期 ： ０ １ ０ ２ １ — ８—１ ８
众 所 周知 ， 电塔是 重要 的生命线 电力工 程设 施 。伴 随着 我 国国 内经济 的 飞速 发展 ， 区 内的高压 输 城
线路越来越多 ， 使得线路走廊愈发紧张。一般来说 ， 我们采用的大多是普通铁塔 ， 但其根开大， 占地多 ，
不满足经济性的要求 ； 相对来讲 ， 窄基铁塔根开较小 ， 可有效的压缩线路走廊 ， 从而大大减小 占地 面积 ，
ｋ Ｖ窄基钢管塔 Ｍ 。罗玉鹤 对窄基钢管塔进行动力特性分析 ， ］ ５ 得到准确 的 自振周期 ， 并计算 了其塔 身
500kV猫头塔结构动力特性分析
朴 处
图 １ 输 电铁塔设计罔
基 于此 ， 本文 选取 在实 际工 程 中使 用 的 ５０ｋ ０ Ｖ猫 头 塔 作 为 研究 对 象 ， 利用 大 型 通 用有 限元 分析 程
序 Ｓ Ｐ ０ ０建立有 限元 模 型 ， ， ２０ Ｘ 通过 改变输 电塔 结 构交 叉斜材 的 刚 度 ， 加 横隔 面 ， 增 使输 电塔 的动 力特 性
高 压输 电塔是 应用 极广 的一类 高耸 结构 ， 作为 一项 重要 的生 命线 电力工 程设 可靠运 行 ， 有 重 要 的社 会 和经 济 意 义 。５０Ｋ 具 ０ Ｖ输 电线路 是 我 国电 网主 干 线 ， 随着输 电线路 总长 度 的增 长 ， 线路 的 累计 倒 塔 次数 和 倒 塔 基数 呈 上 升 趋 势 ， 由于 结构 动力 特 性 对 。 输 电塔倒 塌会产 生很 大影 响 ， 因此 ， 如何计 算 、 计并 控 制输 电塔 的动力 特性 ， 设 以确 保输 电塔 在使用 阶段
摘
要： 利用有限元分析软件 Ｓ Ｐ ００建立 了 ５０Ｋ Ａ ２０ ０ Ｖ猫头塔的空 间三 维模 型 ， 过计算模 型的前 通
６阶 自振 周期及其 振型研究输 电塔 结构 的动力特 性 ， 重点分析 了横隔 面和交叉斜材 的刚度 对输 电塔模
态 的影 响 。分 析 结 果 表 明 ， 变 交叉 斜 材 的 刚度 ， 加 横 隔 面 ， 以 有 效 的抑 制斜 撑 的 平 面 外 变 形 ， 而 改 增 可 从 极 大 地 改 善 输 电塔 的动 力 特 性 。 关 键 词 ： 电塔 ； 力特性 ； 输 动 刚度 ； 形 变 文献标识码 ： Ａ 中 图分 类 号 ：Ｔ ５ Ｍ７ ３
双回路直线型钢管角钢输电塔静动力分析
双回路直线型钢管角钢输电塔静动力分析刘鸣;刘宏;魏开亮【摘要】采用有限元分析软件ANSYS对500 kV双回路直线型圆管角钢输电塔进行了静动力分析,研究方法及主要结论如下：运用静风极限承载力的分析方法,计算出铁塔在各个方向的极限承载力较为接近,通过塔体动力特性的分析,变刚度处设计应予以重视。
%Studying the static and dynamic characteristics of a 500 kV double circuit intermediate tower consisted of steel tubes and angel steels is very necessary.Some conclusions are shown as follows： results show that ultimate load capacity of different parts of【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2011(037)023【总页数】3页(P33-34,121)【关键词】双回路直线型钢管角钢输电塔;极限承载力;有限元分析【作者】刘鸣;刘宏;魏开亮【作者单位】山东电力集团枣庄供电公司,山东枣庄277100;山东电力集团临沂平邑县供电公司,山东平邑273300;山东电力集团临沂平邑县供电公司,山东平邑273300【正文语种】中文【中图分类】TM75目前，输电电压等级不断提高，大截面导线和多分裂导线普遍采用。
伴随着同塔多回路线路的架设，以及跨越江、河和交叉跨越的增多，输电塔的高度越来越高，规模越来越大。
基于钢管塔具备回转半径大等优点，钢管塔在电网建设中的应用益显凸现。
在500 kV交流双回输变电工程施工中，由于杆塔所经地区地形复杂，为节省路径走廊，同时塔体受力较大，经讨论选用大型钢管角钢组合塔。
本文采用有限元分析软件ANSYS针对此500 kV大型双回路直线型输电塔进行静动力分析。
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同的 裹 冰 厚 度 对表 明 ： 架 的 自振 频 率 随 裹 冰 厚 度 增 加 而 减 小 ， 别 是 当 裹 冰 厚 塔 特
度 达 到 ５ ～ ６ Ｏ ０ｍｍ 时 ， 小 幅度 在 ３ 以 上 。塔 架 动 力 特 性 的 变化 必将 对 结 构 的地 震 、 栽 的 动 力 响 应 产 生 较 大 减 Ｏ 风 的 影 响 ， 以后 的动 力响 应 研 究 ， 为 如在 地 震 、 载 作 用 下 的 动 力 响 应 打 下 基 础 。 风
（ ｌｅ ｅｏ ｖｌＥｎ ｉ ｅ ｉｇａ ｄ Ａｒｈｉｅｔ ｒ ， ｉｕ ｎ Ｕｎｖ ｒｉｙ ｏ ｃ ｏｏ ｙ Ｔａｙ ａ ０ ０ ２ ） Ｃｏｌｇ ｆＣｉｉ ｇｎｅ ｒｎ ｎ ｃ ｔｃｕ ｅ Ｔａｙ ａ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅｈｎ ｌ ｇ ｉｕ ｎ ３ ０ ４
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关键 词 雪 灾 裹 冰 厚 度 输 电 塔 架 有 限 元 法 动 力 特 性
模 态分 析
频 率
ＡＮＡ ＬＹＳ Ｓ ＯＦ Ｉ ＴＲＡＮＳＭ Ｉ ＳＩ Ｓ ＯＮ ＴＯ Ｗ ＥＲ ＤＹ ＮＡＭ Ｉ ＣＨ ＡＲＡＣＴＥＲＩ ＴＩ Ｃ Ｓ Ｃ
Ｌ Ｈａ ｗａ ｇ Ｃｈ ｎ Ｋａｉｕ ｎ ｉ ｉ ｎ ｅ ｘａ
２０ ０ ８年 １月我 国华 东 、 南 大 部分 地 区发 生 了 华 严 重 的雪灾 ， 此次 灾 害对 电力 设施 破坏 严重 ， 多输 很
电塔架发 生倒 塌破 坏 ， １为倒塌 现场 照 片 。 图
进行 对 比分析 。 １ 有 限元模 型 １ １ 单元 类 型及材 料特 性 ．
对 于 塔 架结 构 ， 一般 情 况 都将 所 有 杆件 视 为 二 力 杆 ， 样塔 架 结 构 就 成 为一 个 空 间桁 架结 构 。但 这 是 结构模 型 中的横 隔等部 位会 使结 构成 为几何 可 变 体 系 ， 时需 要考 虑模 型 中单元 类 型的选 取 ， 际 的 这 实 塔 架结 构 中弦杆及 腹 杆 的连 接 点 刚 度都 比较 大 ， 而
李 海 旺 ， ： 电塔 架 的 动 力 特 性 分析 等 输
输 电塔 架 的 动 力 特 性 分 析
李海 旺 陈开璇
Ｃ ｋ原 理 工 大学 建 筑 与 土木 工 程 学 院 太 原 ００２） ３０ ４
摘
要 雪 灾会 对 电力 设 施 造 成 巨 大 的破 坏 。通 过 采 用 ＡＮ ＹＳ程 序 对 输 电塔 架 进 行 动 力 特 性 的 分 析 ， 考 虑 不 Ｓ 以