窄基钢管塔的振动特性分析及应用研究

发布时间：2020-08-24 15:14

【摘要】：社会生产力和人们生活水平的提高对电力设备的建设和安全运行提出了新的要求,构建“和谐友好”的电力设施以“满足人民日益增长的美好生活”是电力建设者的责任和义务。论文以设计“环境友好、谐调自然”的输电线路工程为出发点,选择在河北省输电线路工程建设中有应用前景的多回路窄基钢管塔为研究对象,研究了多回路窄基钢管塔的动特性,主要工作有:论文结合地域特点,给出了220kV/110kV四回路GSSZ2和220kV双回路GSZ2窄基钢管塔的设计条件和应用条件,并将其作为窄基钢管塔动态性研究课题的分析对象,建立了典型多回路窄基钢管塔的空间有限元模型,通过对设定载荷工况的受力分析,验证了该有限元模型的合理性和正确性。利用有限元模型,对多回路窄基钢管塔的固有振动特性进行分析,给出了设计人员关心的前八阶固有频率和振型,分析了窄基钢管塔固有振动频率和振型的特征。结合窄基钢管塔的结构特点,对脉动风的特性进行了模拟分析,得到了城区用窄基钢管塔设计所需要的合理风速范围,以及塔身气动载荷的计算系数。采用平稳激励下线性系统随机振动的模态叠加法,分析计算了双回路窄基钢管塔和四回路窄基钢管塔的风致响应,并着重分析讨论了风荷载调整系数随风向角、阻尼比、地貌类型、塔体类型、结构高度、扭转等风场及结构参数的变化规律,给出了工程设计中风荷载调整系数取值的建议。通过课题研究,深化了对窄基钢管塔的动特性的理解和认识,给出了窄基钢管塔结构设计时动载荷系数取值的建议,丰富了窄基钢管塔动态分析成果,为省内城区窄基钢管塔输电线路的推广和建设奠定了基础。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM75
【图文】：

档距,安全系数,高和

单位重量(kg/km) 2079.2 1347.5 696.7计算拉断力(kN) 150.45 103.67 90.62合弹性系数(MPa) 63000 65000 103600膨胀系数(×10-61/℃) 20.9 20.5 15.5设计安全系数 4 4 4.5最大使用张力(kN) 35.732 24.62 20.138平均运行张力 25%RTS 25%RTS 20%RTS导线安全系数的选取于导线的安全系数，分别选取 3、3.5、4、4.5 进行铁塔结构计算，综合材料耗量、绝缘子、金具等因素后进行经济技术比较，确定最终取值。基钢管塔多用于城区，且线下多路灯杆、低压线等各种跨越物，线路对取为 14m，并以双回路 220kV为例进行方案比较。计算后得到不同安全呼高随档距、经济性的变化，关系如下图所示。

高和,安全系数,费用,爬电比距

图 2-2 不同安全系数下呼高和费用的关系性的考虑，由图 2-2 可发现，安全系数取 4、呼高为 30m最低。，对于采用窄基钢管塔的线路，推荐导线最大破坏张力均设计用导线安全系数推荐取 4，平均运行张力 25%；地线张力 20%。配置南网的污秽等级及分布特性，依据运行经验和设计规范要污秽区配置绝缘。悬垂串采用合成绝缘子，220kV耐张串绝缘子、110kV耐张串采用合成绝缘子。220kV导线及跳线悬垂绝缘子串均采用FXBW-220/120-2 复270mm，爬电比距 2.85cm/kV(相当于瓷绝缘子的爬电比距线及跳线悬垂绝缘子串均采用FXBW-110/120-2 复合绝缘子，爬电比距 2.86cm/kV(相当于瓷绝缘子的爬电比距 3.8cm/

钢管塔,有限元模型,辅材

.1 窄基钢管塔 GSZ2 的有限元模型铁塔仿真采用空间桁梁模型，将主材、横隔材和带辅材他无辅材的斜材和辅材设为杆单元。其中梁单元采用BEK8。该转角塔的材料属性情况如下表 2-5 所示。表 2-5 材料参数表材料弹性模量（GPa）泊松比 Q235 208 0.277 Q345 206 0.280 考虑到实际塔中连接材料、爬梯、走道、休息平台等的 30%的单元材料密度来模拟上述情况的影响，即材料密通过截面积、内外半径、肢宽及肢厚等截面信息进行实常塔为对称结构，只需计算大约 1/3 的节点，其余可通过析方法计算节点坐标，全塔一共有 264 个节点。通过节元相应的截面属性，完成有限元模型的建立，总塔一共基钢管塔GSZ2 的有限元模型。

【参考文献】