输电塔塔线体系风振响应分析

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输电塔塔线体系风振响应分析

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

第3 0卷第 7期




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

大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制

大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制
5 5 4 4 3 3 g、避恒 2 2 l l
∞ 如∞如∞如∞如∞如0 -2400-1800.1200-600 0 600 1200 1800 2400
水平档距/m 圈3塔顶位移影响线 Fig.3 Influence Iine of tower
700
600
500
董400
摧300
200
loo
0 -2400.1800.1200一600
图2悬吊摆系统 Fig.2 Suspended mass pendulum system
悬吊摆系统的运动方程为:
Mp二c(t)十Cp主(£)+Kpz(£)=P(t)
(4)
式中:C口是悬吊摆系统的阻尼阵,应包含塔线体系的
结构阻尼和气动阻尼,体系的气动阻尼可以根据单位
周期内悬吊摆系统能量的耗散率进行计算[7]。Mp、K
第27卷第3期 2009年06月
空气动力学学报 ACTA AERODYNAMICA SINICA
文章编号:0258—1825(2009}03—0288—08
V01.27.No.3 Jurl.,2009
大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制
郭 勇1,孙炳楠2”,叶 尹1,楼文娟2,沈国辉2
(1.浙江省电力设计院,浙江杭州 310014;2.浙江大学.浙江杭州310027, 3.浙江大学宁波理工学院,浙江宁波 315100)
定义顺导线向为z向,垂直导线向为y向,大跨 越工程整体为三跨四基塔结构。建立塔线体系的力 学模型时,两端耐张塔可视为固定端,跨越塔、悬挂绝 缘子和输电线分别采用动力等效的梁单元、空间杆单 元与悬链线索单元D3进行模拟。全部塔线体系的空 间有限元模型共有182个单元、181个节点,其中每

不等高输电塔线体系风致动力响应分析

不等高输电塔线体系风致动力响应分析
1 绝缘 子及 导( 线建 模 . 2 地)
绝 缘子一端铰接于输 电塔 横担 ,另一端铰 接于导 ( )线,用 LN 地 IK8空间杆 单元模拟 。导 ( )线作为一种柔性 构件 ,不 能承受 弯矩和压力 ,只能承受拉力 ,可采用悬链线 索单元对其进 地 行模拟 ( 邵天晓 ,20 ) 03 ,故可用 LNK1 I 0单元来模拟 ,该 单元常用来模拟松 弛的索或链结构 。
1 边 界 条件 . 3 输 电塔底 部塔 腿与 基础 连 结处 的三 方 向平 动及 转 动 自由度 全 部约束 ,由于 耐张 塔 的刚度 相对 非常 大 ,可近 似认 为边 跨 的导 ( )线 终端 也 是 固结 的 ( 峰等 ,2 0 ) 地 梁 0 7 。坐标 系方 向如
图 2所示 ,垂 直输 电线 方 向为 向 ,顺 输 电线方 向为 Y向,输 电塔 高度 方 向为 z向。
1 输 电塔建 模 . 1 5 -B 2型塔是专为 山区设计的输 电塔 ,呼高 4m。塔体主材和横担主材采用 Q 4 ,塔 AZ C 8 35钢
体斜材及其他辅助材采用 Q 3 钢 ,共有 2 25 8种 角钢 ,用 A YS进行建模 ,输 电塔各杆件采用可 NS
自定义截面形状的 B AM18梁单元模拟 。该单元具有分析弹性、塑 I E 8 生、蠕变等功能 。
引言
为 了进一 步满足 经 济发展 、 能源 配 置和 生态环 境保护 的战略需 要 ,国家提 出 了 “ 电东 西 输 ” 北 电南 送 ”的 电力发展 战 略 ,高 电压 、超 高压 的输 电线 路建 设成 为 电力供应 的主要 发 、“ 展模 式 。国家 电网公 司 已经 建成 国内首条 10 k 0 0 V特 高压交 流试 验示 范工程— — 晋东南 一 阳 南

基于AR法的输电塔风振响应时程分析

基于AR法的输电塔风振响应时程分析

动风速时程 , 不需要针对特定结构 , 因此 更 具 一 般 性 . 借 助 于 计 算 机 的迅 速 普 及 和数 值 分 析 方 法 的深 入 研
究, 风 荷 载 的数 值 模 拟 理 论 研 究 成 果 丰 硕 ] , I a n n u z z i 等E 7 ] 针 对 高耸 塔 桅 结 构 用不 同方 法 获 得 的 风 速 时 程 作 用 下 的风 振 相 应结 果 作 出 比较后 ,建 议采 用 线 性 滤 波 法 的 自回 归 ( Au t o R e g r e s s i v e , A R) 方法_ 8 ] 模 拟 互 相关 的 多重 脉 动 风 速 时程 .
摘 要 : 采用 M A r L A B编 制 了基 于 A R 法 的风 荷 载 模 拟 程 序 , 以广 西 某 工 程 实 际 2 2 0 k V 输 电塔 为 对 象 . 用A N S Y S分 析 了 输 电塔 架 结 构 在 实 际 风 场 中不 同风 向角 的 振 动 响应 以及 不 同跨 度 下 时 程 分 析 和 规 范 计 算 两 者 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 — 0 0 7 4 . 0 4
基 于 AR 法 的 输 电塔 风 振 响应 时程分 析
陈建 芳 a ' b , 陈家 豪 , 何 志
( 广 西 大学 a . 土木 建 筑 工 程 学 院 ; b . 工 程 防灾 与 结 构 安 全 教 育 部 重 点 实 验 室 , 广西 南 宁 5 3 0 0 0 4 )
塔 架 结 构 的抗 风 设 计 研 究提 供 了必要 的技 术 参 数 .
1 塔 架计 算模 型
采用 2 2 0 k V广西主干电网中工程实例输 电塔架模型 , 塔高 5 6 . 2m, 呼

±1100 kV特高压输电塔线体系风振响应分析

±1100 kV特高压输电塔线体系风振响应分析

±1100 kV特高压输电塔线体系风振响应分析杨子烨;朱超杰;施伟国;邓洪洲【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2024(51)1【摘要】为研究角度风下长横担输电塔线体系动力响应,采用有限元时程方法分析准东—华东±1100 kV特高压输电线路单塔及塔线体系风振响应。

首先,利用线性滤波法计算得到三维脉动风速场,并结合准定常理论得到单塔及输电塔线体系脉动风荷载。

其次,建立单塔及输电塔线体系有限元模型,利用模态分析方法计算结构的动力特性,研究导地线及长横担结构对输电塔动力特性的影响。

最后,利用有限元时程方法对单塔及塔线体系进行动力分析,研究了风向角、长横担结构及塔线耦合效应等因素对结构动力响应的影响。

结果表明:长横担结构会导致扭转频率降低,扭转振型出现顺序前移;塔线耦合效应降低了塔架结构自振频率,提高了结构阻尼比;根据位移均值计算结果,最不利风向角为15°和75°;根据扭转角均方根计算结果,最不利风向角为0°;单塔顺风向响应主要受背景分量和1阶振型的影响,塔线体系还受到导地线低阶共振分量的影响,扭转角主要受扭转1阶振型影响。

【总页数】13页(P11-23)【作者】杨子烨;朱超杰;施伟国;邓洪洲【作者单位】国网上海市电力公司经济技术研究院;同济大学土木工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU391【相关文献】1.±1100 kV特高压直流输电线铁塔风致响应及风振系数研究2.输电塔塔线体系风振响应分析3.特高压长悬臂输电塔与输电塔-线耦合体系的风振特性4.±1100 kV 特高压输电塔风振响应频域分析5.特高压输电线路塔线体系风振响应特性及对登塔人员影响分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

特高压输电塔线体系风振响应及风振疲劳性能研究的开题报告

特高压输电塔线体系风振响应及风振疲劳性能研究的开题报告

特高压输电塔线体系风振响应及风振疲劳性能研究的开题报告一、研究背景和意义特高压输电塔线体系是电力系统重要的输电通道,其安全可靠性对能源的供给和经济社会的发展具有至关重要的作用。

在输电线路建设中,传统的输电线路存在限制跨越河流、穿越城市等问题,而特高压输电线路以其覆盖范围广、线损小等优势逐步得到广泛应用。

特高压输电塔线体系的安全性、可靠性和经济性是保障输电线路正常运行的重要因素之一。

然而,特高压输电塔线体系的风振响应及风振疲劳性能却是制约其安全可靠性的重要因素。

风是导致输电线路掉线的主要原因之一。

在强风的作用下,特高压输电塔线体系会产生振动,设置在塔身上的导线也会因为受到风力的作用而发生“割线”现象,从而影响输电线路的正常运行。

因此,研究特高压输电塔线体系的风振响应及风振疲劳性能,对于提高其安全可靠性具有重要意义。

二、研究内容和目标本课题主要研究特高压输电塔线体系的风振响应及风振疲劳性能。

具体研究内容包括:1. 建立特高压输电塔的数学模型,考虑其结构和材料等因素,分析其振动特性和抗风能力。

2. 研究特高压输电塔线体系受风时的动力响应特性,包括振动加速度、位移等参数。

3. 建立特高压输电塔线体系风振疲劳计算模型,分析其疲劳损伤程度和可靠寿命。

4. 对比分析不同特高压输电塔的风振响应和风振疲劳性能,寻求设计和改进建议,加强输电塔线体系的抗风能力。

本课题旨在研究特高压输电塔线体系的风振响应及其疲劳性能,为输电塔的设计和改进提供科学依据,提高特高压输电塔线体系的安全可靠性。

三、研究方法和技术路线本课题主要采用数值模拟方法和实验测量方法,具体步骤如下:1. 建立特高压输电塔的数学模型,进行有限元分析,考虑其结构和材料等因素,确定其振动特性和抗风能力指标。

2. 构建特高压输电塔线体系的实验平台,进行风洞试验,测量塔体和导线等部位受风时的动力响应参数。

3. 基于测量数据,建立特高压输电塔线体系风振疲劳计算模型,分析其疲劳损伤程度和可靠寿命。

考虑SSI效应的特高压输电塔线体系风振响应研究

考虑SSI效应的特高压输电塔线体系风振响应研究

摘要高压输电塔是重要的生命线工程,属于高耸轻柔结构,对风荷载比较敏感,在输电塔的设计中风荷载往往起控制作用。

以往的分析设计通常按基础固支来处理,然而多数情况下地基并不是刚性的,按基础固支计算的结果可能与实际不符。

为了考虑弹性地基对输电塔风振响应的影响,本文对考虑SSI效应的输电塔线体系进行了一系列研究,主要研究内容包括以下几部分:①通过ANSYS有限元软件建立输电塔-线-基础-地基整体有限元模型,并进行了模态分析以及风振响应时程分析。

分析表明:考虑塔线耦联作用以及地基基础的影响后输电塔各阶频率均有不同程度的降低。

考虑SSI效应后,软土地基上采用独立基础的塔线体系塔顶位移响应最大值与均方根值均增大6%以上,塔顶加速度响应减小幅度较小,塔脚支反力峰值均减小,塔底主杆轴力峰值均增大。

当地基土为中软土或硬土时考虑SSI效应后塔顶位移及加速度响应变化均不明显,SSI效应可以忽略。

基础形式由独立基础改为桩基后,塔顶位移响应增大,塔顶加速度响应减小,塔脚上拔力峰值减小,塔底主要杆件轴力峰值减小。

②输电塔-线-基础-地基整体有限元模型能够真实模拟土与结构相互作用,但需耗费巨大的计算资源。

建立了能够考虑SSI效应的输电塔线体系风振响应分析的两种简化模型,一种是基于ANSYS的简化模型一,将地基土用一系列COMBIN14弹簧单元等效,均匀分布于基础周围;另一种是基于MATLAB的简化模型二,输电线简化为垂链模型,输电塔简化为集中质量模型,地基基础采用S-R 模型。

采用两种简化模型进行风振响应分析并与整体有限元模型的响应结果做比较分析。

分析表明:对于塔线体系,简化模型一的塔顶位移及加速度响应均具有较高的精度,迎风面塔脚的上拔力及塔底主杆轴力峰值误差在10%左右,背风面相应的响应值精度较高;简化模型二的塔顶位移响应误差在10%以内,塔顶加速度响应误差在20%以内。

两种简化模型在保证计算精度的同时大大提高了计算效率。

③基于提出的简化模型二,对考虑SSI效应的输电塔线体系风振响应进行了参数分析,分析了考虑SSI效应的输电塔线体系的风振响应与地基土的剪切波速、基础尺寸、塔脚间距、输电塔档距、风荷载大小、塔体刚度之间的关系。

山区大高差输电塔线体系风振响应及纵向不平衡张力研究

山区大高差输电塔线体系风振响应及纵向不平衡张力研究

山区大高差输电塔线体系风振响应及纵向不平衡张力研究
随着电力行业的不断发展,山区输电线路建设成为我国电网发展的重要任务之一。

然而,山区地形复杂,地势起伏,导致山区输电线路存在大高差的情况,这给输电塔线体系的风振响应和纵向不平衡张力带来了挑战。

首先,我们需要了解山区输电塔线体系的风振响应。

山区地形的起伏使得输电塔线体系受到风力的作用不均匀,不同位置的输电塔线体系所受到的风力大小和方向也会不同。

这就导致了输电塔线体系的风振响应不一致。

风振响应是指输电塔线体系在受到风力作用下产生的振动现象。

这种振动会给输电塔线体系带来一系列的问题,如振动幅值过大、振动频率与结构固有频率接近等。

因此,对山区大高差输电塔线体系的风振响应进行研究,对于确保输电线路的稳定运行至关重要。

其次,我们需要研究山区输电塔线体系的纵向不平衡张力。

纵向不平衡张力是指输电塔线体系在受到风力作用下,不同塔位所受到的张力大小不一致。

山区地形的起伏以及输电线路的曲线走向,使得输电塔线体系的纵向张力存在不平衡的情况。

这种纵向不平衡张力会对输电塔线体系的结构稳定性产生影响,甚至可能导致输电线路的断裂。

因此,研究山区大高差输电塔线体系的纵向不平衡张力,对于保证输电线路的安全运行具有重要意义。

综上所述,在山区大高差输电塔线体系中,风振响应和纵向不平衡张力是两个重要的研究方向。

通过对这两个问题的研究,可以为山区输电线路的设计和运行提供科学依据。

同时,也可以为提高输电线路的安全性和可靠性做出贡献。

因此,进一步深入研究山区大高差输电塔线体系的风振响应和纵向不平衡张力,具有重要的理论和实际意义。

格构式输电塔及输电塔—线体系风振响应研究

格构式输电塔及输电塔—线体系风振响应研究

格构式输电塔及输电塔—线体系风振响应研究输电塔-线体系兼有质轻、高柔、大跨和小阻尼等特点,对风荷载十分敏感。

输电线路的风致破坏现象时有发生。

当前,对于格构式输电塔的具体抗风设计方法以及输电塔-线体系的风振响应均处于研究阶段,尚未建立起一个包括细节在内且公认有效的具体实施方案,甚至关于格构式输电塔横风向振动的作用机理还仍处于探讨阶段,尚未有统一定论。

本文从指出并完善广义气动力谱理论公式的固有缺陷入手,并通过三种典型格构式输电塔气动弹模型的风洞试验,主要对格构式输电塔横风向振动的作用机理、风振激励模型、位移响应实用计算模型以及内力响应新的计算方法等方面作了系统性研究。

通过研究,不仅对横风向振动的作用机理有了更为清晰的认识,同时还为格构式输电塔风振响应计算提供了一个参数明确、实用性强且更加方便快捷的可行性实施方案;此外,通过三种典型格构式输电塔-线体系的风洞试验,对输电塔-线体系研究对象的合理选定、中塔(气动弹塔,下同)的风振特性及其风振响应规律等方面进行了研究,其中的部分内容具有“首次”和“发现”意义。

本文工作主要包括如下几个方面:(1)明确指出了当前消除基底力矩一阶振型共振贡献理论公式的固有缺陷,并对该公式进行了理论完善。

首先,明确指出当前消除基底力矩一阶振型共振贡献理论公式的固有缺陷;然后,引入理应客观存在的且能够体现输入与输出相关性的交叉项,明确交代了具体推导过程,从而推导出相应的计算公式;进一步,明确指出了由此公式得到的广义力谱是已包括了气动阻尼在内的广义气动力谱,并给出物理解释和有助于理解的理论说明。

因此,可不必为此对气动阻尼再进行评估。

(2)全面且深入考究了格构式输电塔横风向振动的作用机理。

首次明确指出了高频漩涡脱落在性质上的存在性及其在量化上的可忽略性;深入并全面分析了格构式输电塔横风向振动诱因,由此可知横风向振动是由于来流风与格构式输电塔相互作用过程中产生了一种垂直于来流方向的大尺度尾流所致,从而考证了邹良浩博士在结论层面上的研究结果;对紊流场与均匀流场试验结果进行对比分析,进而明确指出:紊流场中诱发格构式输电塔横风向振动的大尺度尾流主要是由于来流风中的脉动成分所致,而不是均匀流。

特高压直流输电塔风振响应参与模态分析

特高压直流输电塔风振响应参与模态分析

介 绍 了基 于 准稳 定 理 论 计 算 输 电塔 风 振 响 应 的 方 法 , 并 以某 ±8 0 0 k V 特 高 压 直 流 输 电塔 为 例 , 分 析 了其 风振
响应与参与计算模态 的关系 。结果表 明 , 随着特高压输 电塔横担长度 的逐渐增加 , 风振计算 时扭 转模态不容 忽 略; 现行规 范风振系数计 算公式仅适用于侧 向振动 的情况 , 考虑扭 转振型后 的风振 系数计算非 常 困难 , 建议采
Hale Waihona Puke Pa r t i c i p a nt Mo de An a l y s i s o f W i nd- i n du c e d Re s p o n s e s o f
H VD C Po we r Tr a n s mi s s i o n To we r
Abs t r a c t :I n o r d e r t o u n d e r s t a n d wi n d - i nd u c e d v i b r a t i o n c o e ic f i e n t b e t t e r b y d e s i g n e r s,a n d c o ns i d e r wi n d l o a d s mo r e s i mp l y wh e n de s i g ni n g p o we r t r a ns mi s s i o n t o we r ,a me t h o d t o c a l c u l a t e t h e wi n d— i n d uc e d r e s po n s e s o f p o we r t r a n s mi s s i o n t o we r b a s e d o n q u a s i — s t e a d y t h e o r y i s i n t r o d u c e d .Ta k e a . 4 -8 0 0 k V HVDC t r a n s mi s s i o n t o we r f o r e x a mp l e, t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n i t s wi n d— i n d u c e d r e s p o n s e s a n d pa r t i c i p a n t mo d e s i s a n ly a z e d .Th e r e s u l t s s h o we d t h a t ,wi t h t h e l e n g t h o f h i g h— v o l t a g e t r a n s mi s s i o n t o we r c r o s s a r m i nc r e a s i n g,t h e c o n t ib r u t i o n t o wi n d — i n d u c e d r e s po n s e s o f t o r s i o n mo d e

±1_100_kV特高压输电塔风振响应频域分析

±1_100_kV特高压输电塔风振响应频域分析

第51卷中南大学学报(自然科学版)[16]彭涛,李立业,章定文.水泥土−混凝土界面特性试验研究[J].现代交通技术,2017,14(3):19−23.PENG Tao,LI Liye,ZHANG Dingwen.Experimental research on interfacial performance between cement treated soil and concrete[J].Modern Transportation Technology, 2017,14(3):19−23.[17]陈仁朋,许峰,陈云敏,等.软土地基上刚性桩—路堤共同作用分析[J].中国公路学报,2005,18(3):7−13.CHEN Renpeng,XU Feng,CHEN Yunmin,et al.Analysis of behavior of rigid pile-supported embankment in soft ground [J].China Journal of Highway and Transport,2005,18(3):7−13.[18]张可能,吴有平,何杰,等.基于能量法柔性桩复合地基的沉降计算[J].中南大学学报(自然科学版),2018,49(6): 1440−1446.ZHANG Keneng,WU Youping,HE Jie,et al.Settlement calculation of composite foundation with flexible piles by energy method[J].Journal of Central South University (Science and Technology),2018,49(6):1440−1446.[19]俞建霖,荆子菁,龚晓南,等.基于上下部共同作用的柔性基础下复合地基性状研究[J].岩土工程学报,2010,32(5): 657−663.YU Jianlin,JING Zijing,GONG Xiaonan,et al.Workingbehaviors of composite ground under flexible foundation based on super-sub structure interaction[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2010,32(5):657−663.[20]吕文志.柔性基础下桩体复合地基性状与设计方法研究[D].杭州:浙江大学建筑工程学院,2009:18−45.LÜWenzhi.Study on the working behavior and design method of the pile composite under the flexible foundation[D].Hangzhou:Zhejiang University.College of CivilEngineering and Architecture,2009:18−45.[21]周佳锦,龚晓南,王奎华,等.层状地基中静钻根植竹节桩单桩沉降计算[J].岩土力学,2017,38(1):109−116.ZHOU Jiajin,GONG Xiaonan,WANG Kuihua,et al.A simplified approach to calculating settlement of a single pre-bored grouting planted nodular pile in layered soils[J].Rock and Soil Mechanics,2017,38(1):109−116.[22]SURIYA V ANAGUL P,TANCHAISAWAT T,JAMSAWANGP.Stiffened deep cement mixing(SDCM)pile:Laboratory investigation[C]//International Conference on Concrete Construction.London,2008:8−12.[23]RANDOLPH M,WROTH C P.Analysis of deformation ofvertically loaded piles[J].Journal of Geotechnical Engineering,ASCE,1978,104(12):1465−1488.(编辑秦明阳)2120第51卷第8期2020年8月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.8Aug.2020±1100kV 特高压输电塔风振响应频域分析杨子烨,宋雪祺,邓洪洲(同济大学土木工程学院,上海,200092)摘要:为研究扭转振型对长横担输电塔振动响应的影响,在考虑风速水平空间相关性的基础上,采用有限元频域方法分析准东—华东±1100kV 输电工程角钢塔风振响应。

输电塔塔线体系风振响应分析_谢华平

输电塔塔线体系风振响应分析_谢华平


要: 基于风洞试验得到的输电塔线性一阶广义荷载谱 , 推导了一般性的输电塔顺风向 、 横风向脉动风荷载功
率谱公式。利用此功率谱, 模拟了塔线体系顺风向 、 横风向脉动风荷载。对输电塔线体系及单塔的动力特性进行了分析 , 分析表明, 在远低于单塔同阶振型的自振频率时 , 塔线体系中的输电塔平面外振型就会与导地线振动耦合 。对单塔及输 电塔 - 线体系进行非线性动力时程分析 , 得到了位移、 加速度和内力等响应的时程 , 对比了有、 无横风向脉动风荷载的风 振响应, 并分析了风振响应的功率谱 。 关键词: 风工程; 输电塔线体系; 动力特性; 风振响应 中图分类号: TU392. 6 文献标识码: A
[16 ]
( 1) ( 2)
, 有: 2 F tpi ( t) = C pi ( 1 / 2 ) ρ a[ U i ( t) ] Ai
( 6)
C pi 、 Ui ( t ) 、 A i 分别为第 i 段的风荷载、 式中: F ( t) 、 压 力系数、 风速和构件投影面积; ρ a 为空气密度。 将风速 ( 1) 即 Ut ( t ) = Ut + 表示为 平 均 风 速 和 脉 动 风 速 之 和, u' i ( t) , 代入式( 6 ) 得: F tpi ( t) = C pi ( 1 / 2 ) ρ a[ U2 i + 2 U i u' i ( t) + u' i ( t) 2] Ai ( 7) u' i ( t) 相对比较小, 可以忽略, 故得到 i 段脉动风荷载 如下: F pi ( t) = C pi ρ a U i u' i ( t) A i ( 8)
2 2
图1
输电塔线体系 ANSYS 模型

大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数分析

大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数分析

山西建筑SHANXI ARCHITECTURE第47卷第6期・34・2 2 2 1年3月Vai. 27 Na. 5Mar. 2028文章编号:1969-7825 (2021) 66C634C5大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数分析原迁张德凯(同济大学建筑工程系,上海200095 )摘要:输电塔是高柔度的风敏感结构,大跨越输电塔线体系由于塔线耦合作用,动力特性和风振响应变得复杂。

以智力 CHACAO 大跨越工程为例,在Ansys 中建立塔线体系有限元模型,从结构的动力特性和风振响应几个方面对单塔及塔线体系进行风振分析;根据时程分析结果对风振系数进行计算并和规范结果对比,发现按照建筑荷载规范结果不准确也不安全,架空输电线 路荷载规范由于考虑了横担处的质量突变等因素,总体来说更符合实际也更偏于安全。

关键词:大跨越,塔线体系,风振响应,动力分析,风振系数中图分类号:TU315 文献标识码:A0引言输电线路起着运送和分配电能的作用,是经济社会发展重要的生命线工程。

在我国,风灾所引起倒塔的事故一直相当严重,例如2013年8月4日18:30左右,西北某地区 遭遇大暴雨、强雷电和瞬时最大风速34.2血s (10 m 基准 高度)的大风,导致某330 kV 输电线路35号~40号连续档、46号共7基铁塔倒塌,41号铁塔倾斜,涉及两个耐张 段1 ]。

大跨越输电塔体系作为风敏感的复杂空间耦联体 系,高度高而且有较高柔度,对于“干”字形铁塔,横担长度大,塔头质量更为集中,其在风荷载下的风振响应分析很有 必要1 ]。

对大跨越输电塔结构的动力特性及其随机风荷载 作用下风振响应研究也一直是高耸结构研究和设计的一个 重要方面。

在计算风振系数方面,DLT 5154—2219架空输电线 路杆塔结构设计技术规定1 ],《大跨越设计技术规定》[],GB 50137—2216高耸结构设计标准1 ]等业内规范均和GB50006—2012建筑结构荷载规范1 ]的计算方法类似,但实际上规范提供的方法只适用于体型和质量沿高度均匀分布 的高层建筑和高耸建筑,对于输电塔质量和外形有突变的 局部位置并不完全适用,输电塔结构沿高度方向布置有数个横担结构,横担宽度较塔身宽度大得多,质量和挡风面积 在横担处突变,其风振系数取值必然与从上至下宽度和质量均匀变化的高耸结构和高层结构有很大区别。

特高压输电线路风振响应特性及塔线体系影响分析

特高压输电线路风振响应特性及塔线体系影响分析

特高压输电线路风振响应特性及塔线体系影响分析发布时间:2021-03-16T12:33:34.273Z 来源:《中国电业》2020年30期作者:姜然凇[导读] 登塔是输电线路施工、巡视和检修的重要技术手段,而特高压输电线路截面大且为高耸的塔线耦合的弱阻尼系统,姜然凇中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司吉林长春 130021摘要:登塔是输电线路施工、巡视和检修的重要技术手段,而特高压输电线路截面大且为高耸的塔线耦合的弱阻尼系统,其风致振动特性及其对登塔作业人员的影响对确保作业和人员安全具有重要意义。

针对±800 kV 直流输电线路建立了输电线路塔线耦合体系有限元模型,基于风速随高度变化的 Kaimal 谱和谐波叠加法生成了 2 m 高风速分别为 6、8、10 m/s 的风速时程,应用模拟的风荷载对三塔两线体系在 A、B 两种地形下的风振响应进行了时域分析,并讨论了铁塔振动对登塔作业人员的影响。

结果表明:在 2 m 高风速为 6 m/s 时,A、B 塔线体系整体风速都没有超过 10 m/s,铁塔各部位风致振动的位移较小,典型作业位置处作业人员基本没有不舒适感;在 2 m 高风速为 10 m/s 时,铁塔横担以及地线支架处位移较大,作业人员的登塔作业人员感到极不舒适,存在高空坠落风险。

建议登塔作业人员测量风速时将地面测量的风速修正到作业位置高度处,修正值小于 10 m/s 再进行登塔作业。

关键词:塔线体系;有限元计算;谐波叠加法;风振响应;登塔作业引言特高压是中国远距离大容量电力输送网的骨架,其安全运行对确保电网和能源安全具有重要意义。

登塔巡视或检修作业是确保线路安全运行的重要技术手段,而登高作业过程中的触电、振动以及大风等因素可能导致作业人员失手而发生高空坠落。

GB 26859—2011 《电力安全工作规程-电力线路部分》以及电网公司安全作业规程中均对高空作业的风速给出了相应的规定要求,然而风速的测量高度以及适用的高度都没有给出明确的要求。

高压输电线路中的风荷载响应分析研究

高压输电线路中的风荷载响应分析研究

高压输电线路中的风荷载响应分析研究一、引言随着现代社会对电力供应的需求越来越高,高压输电线路的建设也随之增多。

然而,这些线路在面对复杂的自然环境和各种外界因素时,面临着许多挑战。

其中之一就是风荷载的影响。

本文旨在探讨高压输电线路中的风荷载响应分析研究,并提供一些相关的理论和方法。

二、风荷载的性质风荷载是指风力作用在结构上产生的荷载。

在高压输电线路中,由于存在大面积的导线和塔架等结构,风荷载会对线路的安全性和稳定性产生重要影响。

因此,准确地估计和分析风荷载的性质对于线路的设计和运行至关重要。

风荷载具有以下几个主要的特点:1. 不确定性:风荷载的大小和方向会受到气象条件、地形和结构形状等多种因素的综合影响。

因此,风荷载的不确定性较大,需要进行系统的风洞试验和数值模拟分析。

2. 非静态性:风作用是一种动态载荷,能够引起结构的振动和变形。

因此,在分析风荷载时,需要考虑结构的固有频率和风的频率特性,以及它们之间的耦合关系。

3. 非均匀性:风荷载在结构表面上是不均匀分布的,这对结构的响应和稳定性会产生影响。

因此,在分析风荷载时,需要考虑风的流场特性和结构的几何形状。

三、风荷载分析方法1. 风洞试验:通过在风洞中模拟真实的气象条件和结构形状,测量风荷载的大小和方向。

风洞试验能够提供准确的实验数据,但其成本较高,且受到实验条件的限制。

2. 数值模拟分析:通过数值方法对结构在风中的响应进行模拟计算。

常用的数值方法包括计算流体力学方法(CFD)和有限元方法(FEM)。

数值模拟分析具有较高的灵活性和可靠性,但对计算模型和计算参数的准确性要求较高。

3. 统计分析方法:通过对大量的实验和统计数据的整理和分析,寻找风荷载的统计规律和概率分布。

统计分析方法能够提供一种评估风荷载的概率和安全性的手段,但需要足够的试验数据支持。

四、高压输电线路的风荷载响应高压输电线路通常由导线、杆塔、绝缘子等多个部分组成,在受到风荷载的作用下,会产生不同的响应。

高压输电线路的抗风振性能分析与提升

高压输电线路的抗风振性能分析与提升

高压输电线路的抗风振性能分析与提升引言高压输电线路作为现代电力系统的重要组成部分,起着将电能从发电厂传输到用户终端的关键性作用。

然而,面临的一个重要挑战是高压输电线路的抗风振性能。

风振问题不仅会影响线路的稳定性和可靠性,还可能对输电设备造成损坏,甚至引发停电事故。

因此,研究和提升高压输电线路的抗风振性能具有重要的理论和实际意义。

风振分析高压输电线路发生风振问题的原因有很多,例如高风速、线路结构和材料参数等。

在对高压输电线路的抗风振性能进行分析时,我们通常会考虑以下几个方面:1. 构件特性:高压输电线路主要由输电塔、导线和地线等构件组成。

这些构件的几何形状、刚度和材料特性将直接影响线路的风振响应。

通过对线路结构和材料特性的评估,可以为提升线路的抗风振性能提供参考依据。

2. 风场特性:风场特性是高压输电线路风振分析的关键因素之一。

风场的风速、风向和风向变化对线路的风振响应具有重要影响。

为了准确评估风振问题,需要采集并分析线路所处地区的风场数据,从而确定线路的设计风速和风向。

3. 风振响应分析:风振响应分析是评估高压输电线路抗风振性能的重要手段之一。

通常采用数值模拟方法,建立线路的风振响应数学模型,并通过数值计算确定线路在不同风速和风向下的振动响应。

通过分析和比较不同参数或构件配置对线路风振响应的影响,可以为优化线路设计提供依据。

4. 抗风振技术:针对高压输电线路的抗风振问题,研究人员已提出了一系列的抗风振技术。

其中常见的技术包括增加输电塔的刚度、改善导线的阻尼特性、应用风振控制器等。

通过采用这些技术,可以有效提升线路的抗风振性能,减少风振引起的设备损坏和停电事故风险。

提升抗风振性能的研究挑战尽管已有一些关于高压输电线路抗风振性能的研究成果,但仍存在一些挑战需要克服。

首先,高压输电线路通常位于开阔的地区,暴露在自然环境的风力中。

因此,风场的不确定性对线路的风振问题分析具有重要影响。

如何准确获取风场数据并建立可靠的风场数学模型,仍然是一个需要解决的问题。

±800kV直流特高压输电塔线体系风洞试验与风振响应的开题报告

±800kV直流特高压输电塔线体系风洞试验与风振响应的开题报告

±800kV直流特高压输电塔线体系风洞试验与风振响应的开题报告一、研究背景和意义随着我国电力工业的快速发展,特高压输电成为全国电网建设的主要方向之一。

±800kV直流特高压输电线路具有传输大功率、远距离输电、中心城市内输电等优点,但同时也存在着电力传输中的风力因素对输电线路造成的威胁。

已有研究表明,输电塔线体受到气流的冲击和涡流的扰动时,会产生振动,这种振动会严重影响电力输送的正常工作。

因此压缩输电线路系统风振响应、改善输电线路的稳定性、提高其传输能力等问题,已成为当前最为紧迫的任务之一。

二、研究目的本研究旨在通过风洞试验方法,分析±800kV直流特高压输电塔线体系在风力作用下的动力学响应特性。

具体研究目的如下:1.确定不同风速下输电塔线体系的响应特性,包括振动振型、振动频率、振幅等指标;2.分析构成输电塔线体系的各个组成部分的影响因素,探究其对输电塔线体系的风振响应作用的贡献;3.通过理论计算和实验测量相结合的方法,提出抑制输电塔线体系风振响应、提高其稳定性和可靠性的方案。

三、研究内容和方法1. 研究内容(1)分析和梳理输电塔线体系的结构特点、受力情况和振动形态等信息;(2)根据实际工程情况,确定风洞实验模型的几何构型和实验参数,以及采用的传感器、数据采集器等实验设备;(3)进行风洞试验,对±800kV直流特高压输电塔线体系在不同风速下的受力情况、振动特征进行实验测量,并记录、分析和处理实验数据;(4)使用ANSYS工具对输电塔线体系进行有限元模拟计算,建立相应的计算模型,并通过计算分析和实验数据对比的方法,探究输电塔线体系结构参数对风振响应的影响;(5)在理论计算和实验测量的基础上,提出抑制输电塔线体系风振响应、改善其稳定性和可靠性的方案。

2. 研究方法在本研究中,将采用风洞试验和数值模拟计算相结合的方法,分析±800kV直流特高压输电塔线体系的动力学响应特性。

建筑论文:多工况下输电塔—线体系静动力响应分析及风振控制之建筑研究

建筑论文:多工况下输电塔—线体系静动力响应分析及风振控制之建筑研究

建筑论文:多工况下输电塔—线体系静动力响应分析及风振控制之建筑研究本文是一篇建筑论文,本论文以陕西省电力设计院对西安某地点110kV 输电塔典型设计为研究背景,进行模拟研究,该工程选取猫头直线塔(ZMC),塔身主材采用Q345 钢,辅材采用Q235 钢、Q345 钢,且杆塔钢材均采用角钢组合。

总高度为41.5m,呼高为36m,根开为6.05m,塔头高为6.5m。

1 绪论1.1 输电塔-线体系研究背景随着我国社会经济的大前进,电力已然成为我们在日常生活中非常重要的一部分。

而在电力中,架空线路作用非常明显,输电塔作为架空线路电力导线支架最常见的一种形式,是高压输电线路中不可或缺的[1],它保证了输送线路的安全。

输电塔-线体系是由多基输电塔、多根导(地)线、绝缘子串及各个金具连接而成的。

输电杆塔的高度从几十米甚至上百米,电缆线跨度有几百米甚至上千米。

该体系一旦遭到破坏则会导致整个供电系统的崩盘、瘫痪,不仅影响了人民的正常生活秩序,甚至会发生火灾危害人民的生命、财产安全,更甚影响国家的生产建设、国民的经济发展[2]。

由此可见,输电塔-线体系作为高负荷电能输送的载体,担负着国民经济生产与人民群众日常生活的重要使命,是生命工程线。

...........................1.2 国内外研究现状1.2.1 输电塔及塔线体系静力分析及风振响应研究现状对于输电塔与塔-线体系的静、动力(风振)响应分析,国内外开展了深入的研究,经过研究后发现,静力分析中要研究的主要是稳定性问题,而对于动力分析中,输电单塔在风振作用下的响应比加入导线后输电塔-线体系风振作用下的响应要简单得多。

导线是典型的非线性振动、大位移小变形的结构体系,因此输电塔的风振响应分析并不能代表整个体系的响应分析,输电塔-线体系具有复杂的耦合性,动力响应分析难度大,虽然国内外研究也较早,但是研究仍不成熟。

因为输电导线具有很强的非线性,对输电线的分析也要十分精确。

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输电塔塔线体系风振响应分析
摘要:输电塔线体系是国家重要的电力工程设施,也是保障人们生产生活有序
进行的重要设备,输电塔线体系的稳定性和安全性直接关系到电网运行的可靠性,而风荷载是影响它们安全性的主要因素之一。

本文首先,简要介绍了我国超高压、特高压输电线路的发展前景。

接着,从输电塔线体系的分析模型、风振分析、风
振控制三大块,对输电塔线体系抗风设计理论的发展进行了综述。

关键词:输电塔线体系;动力特性;风致动力响应;风致振动控制
前言
随着社会经济的发展以及人民物质生活水平的提高,人们在生产生活中对
电力的需求大大增加,电力行业得到了迅速发展,作为电力能源输送的重要设备
的输电塔如雨后春笋般建立起来,数量多而且重要性越来越高高。

输电塔线体系
日趋呈现杆塔架构高、导线截面大、间隔长、负荷大、柔性强等特点。

由于铁塔
柔性强、导地线和绝缘子串的几何非线性以及塔线之间、塔与基础之间的耦合作用,再加上而输电塔线体系对风与地震、恶劣天气变化和温度湿度等环境因素较
为敏感,容易发生动力疲劳和失稳等现象[1]。

尤其是在强风作用下,容易发生塔
架倒塌、损毁等事故。

因此,对输电塔风荷载进行研究具有重要的现实意义。

输电塔线体系是一种复杂的空间耦联体系,对其风振动力响应的分析具有一定的
难度。

目前,在输电塔结构的设计中塔架和输电线是分开设计的,导线的荷载当
作外力加在输电塔上,并不考虑塔线之间的耦合作用。

所以导线在脉动风作用下
振动时,会产生变化的动张力。

同一输电塔两侧的动张力是不平衡的,该张力差
使输电塔发生位移;而输电塔本身在风荷载的作用会移动,得导线内的张力进一
步变化[2]。

如此一来,导线与输电塔形成复杂的动力耦合体系是相互影响,共同
作用的。

1输电塔线体系的动力分析的模型
输电塔线体系是由柔性强铁塔、导地线和绝缘子串的几何非线性以及塔线
之间、塔与基础之间的一种复杂空间耦合体系。

其承受的动力作用主要是风荷载
与地震作用。

输电塔线体系对风力作用极其敏感,易产生大的风致动力响应,导
致动力疲劳和失稳破坏等现象。

因此,风荷载是一种重要的设计荷载,对输电塔
线的稳定性起着决定性作用。

在计算模型上,如何确立模型边界条件,需要选取
合理的计算模型,对于保证分析精度,减少计算量具有非常重要作用。

目前,国
内外有关学者对输电塔线体系的风振响应计算模型和计算方法进行了探讨,主要
是通过动力分析模型、风洞试验、现场实测与有限元数值模拟等方法对输电塔线
体系进行动力特性、风振响应和风振控制的研究。

根据Hamilton原理,考虑输电线几何非线性,塔对于高柔输电塔线体系,在脉动风与地震等动力作用下的动力
响应分析往往成为结构设计的控制因素[3]。

要对输电塔线体系进行风振响应分析
及风振控制,首先要建立输电塔线体系的分析模型,以分析其动力特性。

在早期的输电塔设计中,因技术的限制导致设计较为简单,一般采用的是平面桁
架法、简化空间桁架法和分层空间桁架法等。

之后,随着信息技术的快速发展,
输电塔可以作为整体空间桁架来进行设计,从而大大提高了计算精准度。

现在,
因为人们对电力的需求量越来越大,对电力输送的要求也越来越高,即使是在地
形地貌险恶的地区,都可能设置输电塔,所以为了满足这些输电要求,在技术水
平的支持下,输电塔的高度和跨度越来越大,其柔性也在增强。

在风荷载作用下,塔线体系具有极强的非线性,因此,需要对高柔输电塔线体系进行更加精确合理的
模型建立研究。

纵观国内外学者研究的历程,从Irvine的缆索静动力分析方法到李宏男等
提出的输电塔线体系的多质点分析模型,瞿伟廉等根据输电线路振动的基本特点,基于多质点模型研究了塔线体系的耦合振动,重点分析了多质点模型中几个模型
参数对动力特性的影响,再到梁峰等建立了输电塔线体系的多质点模型……我们对塔线体系分析模型的研究主要是理论模型和基于商业有限元软件(ANSYS、
SAP2000、NASTRAN等)所建立的模型。

值得一提的是,目前基于有限元软件建立
的模型还存在着局限性,因为商业有限软件的技术含量还没有达到完全能体现真
实环境的效果,在具体实验时还是需要综合考虑现场实测数据和风洞试验的结果,才能得到更为合理的分析模型[4]。

而且,考虑土与结构相互作用(SSI)来建立输电
塔线体系的分析模型也将是其未来抗风研究的一个重要发展方向。

2输电塔线体系的风振分析
2.1输电塔线体系的动力特性
在对塔线体系模型研究的基础上,为了验证其模型的合理性以及研究结构
在风荷载等动力作用下的性能时,都必须先研究结构的动力特性,就是研究结构
的震动的频率和振型。

由于输电塔线体系自身结构的复杂性和形式的多样性,导
致结构的动力特性计算较为复杂。

国内也有学者专门对输电塔线体系的动力特性
进行了研究。

从胡松等针对输电塔线体系采用的桁架杆单元、索单元和预应力杆
单元模型,之后李宏男等提出了高柔输电塔线体系纵向和横向耦合振动力学模型
及相应的动力特性计算方法,苏速等针对输电塔线体系,研究了塔线之间的耦合
作用,直至刘树堂等分析了输电塔的自振特性。

当前,对输电塔线体系的动力特
性研究主要是基于商业有限元软件来对其进行模态分析。

但是对于频率和振型的
具体情况,就要通过大量的输电塔线体系的试验和现场实测结果来验证了。

2.2输电塔线体系的风致动力响应
由于输电塔线体系自振频率紧凑,模态阶数很多,所以如果采用应用频域法,就会比较困难。

邓洪洲等利用有限元方法,在时域范围分析了输电塔线体系
的风振响应。

但需要注意的是,不少研究都只考虑了顺风向的风荷载,没有考虑
到输电塔的横风向脉动风荷载,当前对输电塔线体系风振响应的研究,大都是建
立在顺风向响应分析的基础上的。

而对于格构式塔架结构,在强风下的横风向响
应是不可忽视的,且与顺风向响应有相同的量级;同时扭转响应也很严重。

所以,对输电塔线体系开展横风向和扭转响应的研究是未来抗风研究的方向和任务,同
时对输电塔线体系进行非平稳随机风荷载作用下的动力响应抗风设计,是保证输
电塔线体系能够抵御强风的恶劣天气的重要保证,也是增强输电塔安全性的重要
研究。

3输电塔线体系的风振控制
结构振动控制技术为结构抗风设计提供了一种有效的方法。

结构振动控制
一般分为被动控制、主动控制、半主动控制和综合控制。

振动控制装置在建筑行
业已得到了广泛的应用,但是在输电塔线体系上的应用,还处于初步发展阶段,
还有待开发出更加稳定的应用技术和效果。

当前,国内外对输电塔线体系的减振
研究主要集中在选择和开发合适的控制装置和控制算法和控制装置在输电塔上的
参数优化。

结语
综上所述,目前国内外对输电塔线体系的振动特性已进行了大量的研究,
并取得了一定的研究成果,得到了一系列有意义的结论,但目前的研究工作仍然
处于开创性阶段,需要电力行业人员不断刻苦钻研,发扬“四公”精神,研究出更多有实践性的理论和方法,为输电塔线体系的风致振动控制设计与实现提供重要的参考.
参考文献:
[1]帅群,邓洪洲,朱海维.输电塔线体系动力特性及其风振响应的分析[J].特种结构,2010(06):15-17.
[2]谢华平,何敏娟.输电塔塔线体系风振响应分析[J].振动与冲击,2011(07):45.
[3]李春祥李锦华于志强.输电塔线体系抗风设计理论与发展[J].振动与冲击,2009(10):15-25.
[4]谢华平,何敏娟.输电塔塔线体系风振响应分析[J].振动与冲击,2011(07):45.。

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