基于断线作用的特高压输电铁塔动力效应及倒塌失效路径研究

发布时间：2017-10-18 21:13

  本文关键词：基于断线作用的特高压输电铁塔动力效应及倒塌失效路径研究

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【摘要】：随着近几年我国经济的迅猛发展,社会对电能的需求持续增长,特高压输电线路正逐渐得到广泛应用。在特高压输电线路中,输电线的质量、预拉力都非常大,由于大风、雷电等原因造成导(地)线的断裂,对输电塔的动力效应影响较大。本文采用有限元方法模拟输电塔线体系中直线塔的断线动力效应,并分析了直线塔倒塌过程中主要杆件的失效路径。首先,介绍了国内外输电塔线体系断线及动力研究现状,连续倒塌的定义、成因和设计方法,数值模拟的理论基础知识等。以实际工程中的特高压输电塔线体系为依据,阐述了有限元建模过程及动力分析中需要解决的关键问题,分析了输电铁塔及塔线体系的动力特性,并对塔线体系在自重荷载下的准确性进行了校验。其次,建立了包含不同数量直线塔的塔线体系有限元模型,分析了断线侧输电塔在断不同根数导线时的断线动力效应,确立了断线动力效应最明显时的导线断裂根数,对断线动力效应影响最大的导线,以及随着塔的数量的增加,断线动力效应变化不明显时,塔线体系中输电塔的最少数量。此外,引入基于轴力的冲击系数公式,分析了断四根导线时断线侧输电塔主要杆件的断线冲击效应,确立了断线冲击最大的杆件位置。然后,改变塔线体系模型中未断线档输电塔的侧向刚度、线路档距、线路转角及悬挂点高差等参数,分析了断四根导线时,一个耐张段内各参数对断线侧输电塔断线动力效应的影响,给出了设计直线塔时,这些参数的限值。最后,建立了七塔八线的输电塔线体系模型,研究了某根导线断裂后,断线档其他导(地)线相继拉断,断线侧输电塔倒塌的全过程,并分析了相邻档输电线张力的衰减规律,确立了输电塔倒塌过程中主要杆件的失效路径,提出了提高失效主材设计要求的建议。
【关键词】：特高压输电塔 断线动力效应 侧向刚度 档距 失效路径
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-13
• 主要符号13-14
• 1 绪论14-24
• 1.1 研究背景14-17
• 1.2 连续倒塌的定义、成因和设计方法17-19
• 1.2.1 连续倒塌的定义17
• 1.2.2 连续倒塌的成因17-18
• 1.2.3 抗连续倒塌的主要设计方法18-19
• 1.3 输电塔线体系断线及动力研究现状19-22
• 1.3.1 国外研究现状19-21
• 1.3.2 国内研究现状21-22
• 1.4 研究目的和主要内容22-23
• 1.4.1 本文的研究目的22
• 1.4.2 本文的主要内容22-23
• 1.5 本章小结23-24
• 2 特高压输电塔线体系数值模拟24-40
• 2.1 引言24
• 2.2 数值模拟理论基础24-28
• 2.2.1 有限元理论概述24-25
• 2.2.2 非线性理论概述25-26
• 2.2.3 结构动力学理论概述26-27
• 2.2.4 结构数值分析方法27-28
• 2.3 输电塔线体系概述28-29
• 2.3.1 输电铁塔简介28
• 2.3.2 输电塔线体系简介28-29
• 2.4 输电塔线体系有限元模型29-35
• 2.4.1 输电塔线体系模型简介29-30
• 2.4.2 导（地）线模型30-32
• 2.4.3 输电铁塔模型32-35
• 2.4.4 绝缘子串模型35
• 2.5 模态分析35-39
• 2.5.1 输电塔模态分析35-37
• 2.5.2 输电塔线体系模态分析37-39
• 2.6 本章小结39-40
• 3 特高压输电塔断线动力效应分析40-72
• 3.1 引言40
• 3.2 塔线体系自重作用下的静力求解40-41
• 3.3 动力分析中的关键问题41-42
• 3.3.1 测点布置41
• 3.3.2 失效准则的定义41-42
• 3.3.3 加载过程42
• 3.3.4 积分时间步长的选取42
• 3.4 输电塔断线动力效应分析42-63
• 3.4.1 断一根导线的动力效应44-48
• 3.4.2 断两根导线的动力效应48-53
• 3.4.3 断三根导线的动力效应53-57
• 3.4.4 断四根导线的动力效应57-61
• 3.4.5 四种断线工况的对比分析61-63
• 3.5 断线冲击效应63-70
• 3.5.1 冲击系数63-65
• 3.5.2 冲击效应65-70
• 3.6 本章小结70-72
• 4 耐张段塔线体系参数的影响72-90
• 4.1 引言72
• 4.2 未断线档输电塔侧向刚度的影响72-77
• 4.3 档距的影响77-84
• 4.3.1 未断线档距的影响77-80
• 4.3.2 断线档距的影响80-84
• 4.4 线路转角的影响84-85
• 4.5 悬挂点高差的影响85-87
• 4.6 本章小结87-90
• 5 特高压输电塔倒塌失效路径分析90-102
• 5.1 引言90
• 5.2 特高压输电塔线体系数值分析90-91
• 5.3 特高压输电塔倒塌分析91-98
• 5.4 断线张力分析98-100
• 5.5 本章小结100-102
• 6 结论与展望102-104
• 6.1 主要结论102-103
• 6.2 本文主要创新点103
• 6.3 后续工作展望103-104
• 致谢104-106
• 参考文献106-110

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本文编号：1057170