輸電塔線體系在覆冰和風荷載作用下的動力響應.pdf

1、世界工業(yè)的迅猛發(fā)展,對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、高度高、重量輕、外形細長是現(xiàn)在輸電線路的特點和發(fā)展趨勢。輸電線路覆冰振動是危害輸電系統(tǒng)正常運作的主要原因之一,它不僅嚴重地影響人們的生產建設、生活秩序,而且可能引發(fā)很多其他的災害,給人們的生產生活帶來極其嚴重的后果,已經引起了相關方面人士的重視。國內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荷載作用下的振動破壞。
　　 輸電塔線體系覆冰的研究多半是著重于線路導線覆冰機理、模型,覆冰導線舞動機理以及輸電線路防、除冰技術的研究等等。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、導線覆冰的舞動以及風荷載作用下的輸電塔線體系的動力響應等。
　　 在前人工作的基礎上,本文使用桁梁混合有限元計算模型,利用大型通用有限元分析軟件ABAQUS,對ZGU2自立式鼓形直線塔的輸電塔線體

3、系進行有限元分析,計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荷載作用下的動力響應,并且分析了覆冰厚度對輸電塔線體系動力響應的影響。為以后輸電塔線體系覆冰的振動控制以及工業(yè)應用的研究提供了有參考價值的結果。
　　 本論文具體完成的內容如下:
　　 1.綜述并分析了覆冰對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機理；
　　 2.利用ABAQUS有限元分析軟件,根據(jù)輸電

4、塔線體系的空間結構特點,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風速時程；
　　 4.利用ABAQUS有限元分析軟件,分別計算了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時的自振頻率,并且計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.分別計算了覆冰厚度為5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm時的輸電塔線體系在脈動風荷載作用下的動力響應,得出了前10s位移響應曲線。
　　 根據(jù)本章內容的計算和分析,得出了如下結論:
　　 1.對覆冰輸電塔線體系的研究應該考慮到塔線的耦合作用,以及風的脈動特性對體系的影響,得出覆冰輸電塔線體系倒塔的力學機理；
　　 2.ABAQUS計算出來的輸電塔的第一階自振頻率比用

6、經驗公式計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輸電塔架來說小了一個數(shù)量級；
　　 3.輸電塔線體系的振動,前十六階振型都表現(xiàn)為導地線的一次弦振動,導地線的振動順序為先是位于下層的導線的振動,依次往上,直到地線振動。導地線振動時,先是在XOZ面的一次弦振動,然后是XOY面的一次弦振動。
　　 4.低階振型時表現(xiàn)為一根導線或地線的振動,高階振型時表現(xiàn)為一根導線或地線的振動參雜兩根或兩

7、根以上的導地線在不同平面內的振動,導地線振動時都伴隨輸電塔架的振動；
　　 5.當僅考慮導地線的覆冰時,輸電塔線體系的自振頻率呈下降趨勢；當同時考慮導地線以及輸電塔架的覆冰時,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?？紤]輸電塔架及導地線的覆冰更能反生體系的真實情況；
　　 6.隨著覆冰厚度的增加,輸電塔架最高位置上440節(jié)點和2022號節(jié)點的最大位移呈遞增趨勢,并且位移時程曲線在相同的時間段內,其位