500kV紧凑型输电线路V形复合绝缘子屈曲特性研究

发布时间：2017-10-12 18:28

  本文关键词：500kV紧凑型输电线路V形复合绝缘子屈曲特性研究

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【摘要】：绝缘子是架空输电线路中悬挂与支撑导线的电气绝缘器件,对保障输电线路安全运行起到至关重要的作用,复合绝缘子以其良好的防污闪性能,在电网运行中得到广泛应用。与此同时,其断裂破坏故障也时有发生,造成输电线路掉串、掉线事故,威胁着电网的安全运行。2010年,昌平—房山500kV紧凑型线路发生国内首次有记录的复合绝缘子屈曲失效断裂事故,这与以往悬垂串、耐张串中绝缘子在轴向拉力作用下断裂的破坏形式完全不同。因此,有必要对V形复合绝缘子串的屈曲力学特性进行深入研究,为其加工工艺改进和运行更换周期确定提供参考。本文通过ANSYS建模仿真,分别基于线性、非线性大变形理论对V串的屈曲变形情况及力学特性进行了研究。分析了线路走廊途径区域的典型气象条件,分别计算出V串悬挂点的水平和垂直外载荷,确定了极端气象条件下的最大风偏角度及其对V串受力的影响。介绍了复合绝缘子及其芯棒的生产工艺特点,基于Halpin-Tsai方程理论,在ANSYS环境中建立了玻璃纤维增强环氧树脂材料的有限元模型。分别用数值法、解析法求得复合芯棒的屈曲临界载荷,对芯棒进行了非线性屈曲分析。对V串整体的屈曲失稳变形情况进行了仿真模拟。结果表明：最大风偏角大于V串夹角的一半,下风向绝缘子在轴向压力作用下发生屈曲变形；复合芯棒屈曲临界载荷的数值解和解析解相差不超过0.2%,验证了建模的有效性,第3阶屈曲模态振型与实际变形情况比较接近；对V串整体失稳变形的仿真模拟发现,中间联板偏转角度对特征值、特征矢量的影响显著。在国内对V串屈曲变形的研究中,本文首次关注中间联板偏转角度对变形情况的影响,得到了与实际工况吻合的变形、应力云图。可以在此基础上,开展进一步的研究,调整试验思路,改进试验设备。
【关键词】：复合绝缘子 玻璃纤维增强环氧树脂 有限元 屈曲特性
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM216;TM75
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 选题背景和意义9-10
• 1.2 国内外对复合绝缘子机械特性的研究现状10-16
• 1.2.1 国外研究进展10-13
• 1.2.2 国内研究进展13-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 V形复合绝缘子串的荷载计算18-26
• 2.1 V形复合绝缘子串的受力形式19
• 2.2 气象条件选取19-22
• 2.2.1 原始资料20-21
• 2.2.2 计算风速的确定21-22
• 2.2.3 覆冰厚度22
• 2.2.4 计算采用的气象条件一览表22
• 2.3 荷载大小的确定22-24
• 2.3.1 水平档距及水平荷载22-23
• 2.3.2 垂直档距及垂直荷载23
• 2.3.3 故障线路荷载大小23-24
• 2.4 弯曲试验次数确定24
• 2.5 本章小结24-26
• 第3章 复合绝缘子结构及芯棒的力学性能26-32
• 3.1 复合绝缘子的技术优势26
• 3.2 复合绝缘子结构26-27
• 3.3 复合绝缘子芯棒的材料特性27-31
• 3.3.1 玻璃纤维增强环氧树脂的生产工艺及材料力学特性28-29
• 3.3.2 芯棒材料参数的转化29-30
• 3.3.3 验证转化参数的正确性30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 复合绝缘子芯棒的屈曲特性32-40
• 4.1 屈曲临界载荷数值解32-33
• 4.2 基于ANSYS的屈曲临界载荷解析解33-36
• 4.2.1 基于各向同性假设的特征值屈曲特性34-35
• 4.2.2 基于正交各向异性材料的屈曲特性35-36
• 4.3 单根芯棒屈曲模态分析36-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第5章 V形复合绝缘子串的屈曲特性40-46
• 5.1 建模条件41-42
• 5.2 V串屈曲变形仿真模拟42-45
• 5.3 本章小结45-46
• 第6章 结论与展望46-48
• 6.1 结论46-47
• 6.2 展望47-48
• 参考文献48-52
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作52-53
• 致谢53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1020293