输电线覆冰脱冰的有限元素模拟方法和动力效应-研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要架空输电线路是电网中重要的生命线工程，负责电能的传输、调节和分配。作用在输电线路中的外部荷载包括风荷载、地震荷载、覆冰荷载、温度荷载以及基础的不均匀沉降等。历次冰灾调查表明：覆冰荷载是输电线路最大的威胁之一。所以，输电线路的覆冰脱冰及其动力响应研究具有重要意义．本文以实际工程中的某条线路为研究对象，建立输电塔线耦合体系的空间有限元模型．首先对导线覆冰、脱冰进行有限元分析．采用相同算例，分析附加冰单元法、改变密度法和附加力模拟法这三种常用方法的适用性，提供计算参数的合理建议值。其次，本文还对输电塔线路的建模进行参数分析，确定

2、输电线的单元划分、档数和输电塔刚度对输电线路建模的影响，确定合适的塔线体系有限元模型。另外，本文通过对地线，导线的脱冰进行时程分析，分别得出脱冰跳跃高度和脱冰前后弧垂差之间的定量关系以及相邻跨输电线不平衡张力的动力放大系数。最后，为了使本文的研究成果更有效的适用于高压线路，本文建立分裂导线线路模型，并与单导线的等效工况进行比较．研究表明：在附加冰单元法中，冰单元的弹性模量取值应不超过107Pa；在附加力模拟法中，集中力个数应在20个以上。在塔线体系的建模中，输电线的单元数划分和档数的选取对体系的准确模拟具有重要影响。在输电线的脱冰响应中，地线和导

3、线的振动形式不同，但二者的脱冰跳跃高度和脱冰前后弧垂差均呈正比例关系．由于其动力效应，输电线相邻跨间的不平衡张力会有不同程度的放大。地线不平衡张力的放大系数约为1．5—2．0，导线不平衡张力的放大系数约为1．1—1．5．在计算导线的位移和应力时，分裂导线可以等效为单根导线进行计算，导线等效面积和等效覆冰厚度均为分裂导线的√刀倍。关键词：输电塔线体系；有限元；覆冰；脱冰；模拟方法；脱冰跳高III浙江大学硕士学位论文AbstractOverheadtransmissionlineisalifelineprojectusedtOtransport,re

4、gulateanddistributeelectricpower．Externalloadsactingontransmissionlinesincludewindload，seismicload，temperatureloadandunevensettlementofthefoundation．Previousicehazardinvestigationsshowthat，iceloadisoneofthegreatestthreatentotransmissionlines．Therefore，thestudyofloadsinducedby

5、iceaccretingandicesheddingontransmissionlinesisofgreatsignificance．Onthebasisofallexistingtransmissionline，athreedimensionalfiniteelementmodeloftower-linesystemisbuilt．Atfirst,threefiniteelementmethods，namelyadjunctiveiceelementmethod，densitychangingmethodandadditionalforceme

6、thodareemployedtosimulateiceaccretingandicesheddingontransmissionlines．Usingthesamecase，theresultsobtainedbyusingthesethreemethodsarecompared．Basedonthecomparison，appropriatevaluesofparametersusedindifferentmethodsaresuggested．Then，theinfluenceofdifferentparameters，suchaselem

7、entnumberperspan,spannumberandtowerstiffness，isdeterminedtOestablishtheappropriatefiniteelementmodeloftower-linesystem．Moreover,timedomainanalysisiscarriedouttocalculatetheresponseofshieldwiresandconductorsduetoiceshedding．Finally,themethodtocalculatethedynamicamplificationfa

8、ctorsoftheunbalancedforceisproposedandtheformulatocalculatejumpheigh