基于ABAQUS的输电线路舞动仿真平台二次开发

发布时间：2020-03-29 14:35

【摘要】：输电导线在冬季覆冰后形成非对称圆截面,在持续风的作用下可能诱发舞动。输电线路舞动发生时易引起相间闪络,跳闸断电,导线损坏,金具破坏及杆塔倒塌等事故,严重影响输电系统的安全运行。由于数值模拟方法具有效率高、成本低的优点,利用数值方法模拟研究输电线路的舞动已经成为重要的研究手段。开发舞动数值仿真平台,快速创建输电线路塔线体系有限元模型,模拟线路舞动的过程,研究舞动特征并对线路的安全性进行评估具有极其重要的实用价值。本论文通过详细分析组成输电线路的杆塔、导线、地线、相内间隔棒及绝缘子串等构件的结构特征,确定描述这些构件的特征参数,研究基于数据库的参数化建模方法,以及构件实例生成和组集、连接关系及边界条件定义、载荷施加、单元选择及网格划分、材料属性赋予等的实现方法。其次,基于输电线路结构构件的特征参数,设计描述构件的数据结构,研究构件数据库设计方法,并建立输电线路各构件的数据库,以及材料数据库、风场数据库和覆冰导线的气动系数数据库等,为参数化建模提供必要的数据。进而,基于ABAQUS软件GUI图形界面工具及其二次开发功能,利用面向对象的Python程序语言,开发输电线路舞动仿真软件平台,该软件平台能够实现输电线路塔线体系结构构件的模型生成、自动组集、连接关系定义、载荷施加、网格划分等。软件可对建立的输电塔线体系进行各种载荷下的静力分析、模态分析、以及在稳定风和随机风作用下的舞动仿真模拟,并对舞动响应特征进行分析,还可以根据需要将塔线体系的构件信息、载荷信息、连接关系、典型点的位移时程、运动轨迹和频谱等结果数据输出到Word文档和Excel表格中。最后,利用开发的软件平台对两条实际输电线路进行了参数化建模,并对其在特定覆冰和风载荷作用下的舞动过程进行了仿真模拟。实例分析结果表明,所开发的舞动仿真平台能够快速实现有限元建模,舞动模拟结果与现场实测结果接近,验证了软件的正确性和可靠性。开发的输电线路舞动仿真平台实现了输电线路的快速建模,并能够模拟各种参数条件下输电线路的舞动,对输电线路的舞动特性分析和安全性快速评估具有极其重要的应用价值。
【图文】：

输电线路,破坏形式

的损坏最严重。输电线路在持续风激励下由于覆冰导线形成的非对称圆截面生的自激振动，称为舞动，其特点是频率较低为 0.1～3Hz 且振动幅度较大为直径的 5～300 倍。输电线路舞动的发生主要取决于输电线路的结构特征参数载荷激励以及导线的覆冰情况等。此外，，输电线路覆冰导线舞动发生时大幅动的持续时间较长，很容易对输电线路构件造成损坏，易引起线路跳闸、损线、地线及金具，严重时会导致线路断线、杆塔倒塌等事故，如图 1.1 所示动发生时严重影响输电线路的安全运行，造成严重的经济损失。（a）倒塔（b）绝缘子串破坏

示意图,塔线体系,示意图,导线

重庆大学硕士学位论文塔线体系组成线体系的组成主要包含杆塔、导线、地线、绝 2.1 所示。线路塔线体系的核心构件之一，是用以支持导导线和地线之间、导线和杆塔之间以及导线和跨越物或邻近物之间保证一定的安全距离。由用途可以分为：耐张塔、直线塔、转角塔、换塔和跨越塔等。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM75

【参考文献】