特高压输电塔线耦联体系风振响应及风洞试验研究

论文摘要

近年来,随着我国国民经济的快速发展,对资源的合理开发和利用取得了长足进步,相应地也提出了更高的要求。尤其在电力输送的过程中,特高压交流线路的输电能力强且输电效益高的突出优点,使得发展特高压输电以引导电源建设成为我国目前可持续发展的重要战略目标。因此输电系统的输送电压不断提高,输电塔架的高度不断提高,对输电塔结构的安全性和稳定性研究也成为电力输送系统设计和维护的主要目标。对于1000kV特高压输电线路的研究和设计,将是在我国已有的500kV输电系统研究所得的基础上,开创的对于特高压输电系统的全新研究领域。本文的主要内容是以1000kV特高压输电线路作为研究对象,按照工程要求分为大跨越和普通跨越两种线路工况进行输电塔线耦联体系的风振响应和风洞试验研究。研究过程包括单塔刚性模型测力试验,以确定塔型的体型系数;分裂导线刚性节段模型试验,以确定分裂导线的阻力系数;利用有限元计算软件ANSYS9.0建立单塔及塔线体系模型对其动力特性进行分析,计算得到其前六阶模态的频率;通过对相似理论的研究,进行气弹模型的设计和制作;通过风洞试验测得在均匀流及紊流风场中,几个相应的风偏角下单塔模型的位移及加速度响应数据,以及在均匀流及紊流风场中,风偏角为00下塔线体系位移及加速度响应数据。两种工况下的塔线体系均采用三跨四塔的布置方式,在单个模型的4个相同的位置布置加速度传感器以测得数据。为了保证试验结果的准确性和可靠性,对风场进行严格的控制模拟,使模型运动与实塔运动达到相似,试验流场与塔位处的实际风场相似。试验完成后对试验测得的数据进行统一分析和处理,归纳出输电塔线体系的风振响应动力特性,分辨出单塔在紊流下的加速度响应和风振响应中反映出的结构振型特点,并与塔线体系在紊流下的相应数据进行比较,得到导线对体系的影响结果。试验的最终结果表明,在试验模拟的条件下,塔线体系顺风向最大总响应较单塔除个别数据外总体偏小。因此,应按照符合相应的规范和规定进行规定值的选取和输电塔的设计。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外现状
• 1.3 课题意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究方法
• 2 刚性模型测力试验
• 2.1 输电塔测力试验
• 2.1.1 测试原理和设备
• 2.1.2 测试结果与气动力系数
• 2.2 分裂导线节段模型试验
• 2.2.1 八分裂导线节段模型试验结果
• 2.2.2 六分裂导线阶段模型试验结果
• 2.2.3 四分裂导线阶段模型试验结果
• 3 结构动力特性计算及风速参数
• 3.1 结构参数
• 3.2 输电塔动力特性计算
• 3.3 输电塔线体系设计风速
• 4 气动弹性模型的设计
• 4.1 相似理论
• 4.2 输电塔气弹模型设计
• 4.3 输电线模型设计
• 4.4 气弹模型加工制作
• 4.5 模型结构动力特性验证
• 4.6 风洞流场模拟
• 5 风振响应试验及结果分析
• 5.1 测量仪器与测点布置
• 5.2 试验工况和试验步骤
• 5.3 加速度响应
• 5.4 位移响应
• 6 塔线体系顺风向风振响应分析方法
• 6.1 特高压塔线体系理论分析模型
• 6.2 基于风振系数的风振分析方法
• 6.2.1 现行规范方法
• 6.2.2 惯性风荷载法
• 6.2.3 基于位移响应的风振系数法
• 6.2.4 本文风振系数计算
• 6.3 1000KV 特高压输电塔线耦联体系风振响应分析
• 7 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录