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1、第28卷第4期Vol.28No.4湖北电力2004年8月Aug.2004支柱瓷瓶静力分析1231张强,常玉娥,蔡成良,倪樵(1.华中科技大学,武汉430074;2.湖北省超高压输变电局,武汉430050;3.湖北省电力试验研究院,武汉430077)[摘要]利用有限元分析软件ANSYS,对一个典型的管母线、支柱瓷瓶和电杆系统作整体结构强度分析。结果表明,在某些情况下,温度对结构的影响最关键。[关键词]管母线;支柱瓷瓶;静力分析[中图分类号]TM63[文献标识码]A[文章编号]1006-3986(2004)04-00
2、16-02Static’sAnalysisofSupportInsulator1231ZHANGQiang,CHANGYu-e,CAICheng-liang,NIQiao(1.HuazhongUniversityofScience&Technology,Wuhan430074,China;2.HubeiEHVTransmission&SubstationBureau,Wuhan430050,China;3.HubeiElectricPowerTestingandResearchInstitute,Wuhan430
3、077,China)[Abstract]WithfiniteelementanalyticsoftwareANSYS,theintensityanalysisoftheintegralstruc-turefortypicaltubularbusbar,supportinsulatorandthepolesystemwasmade.Theresultshowedthatincertaincasethetemperatureplaysthemostimportantroleinthestructure.[Keywor
4、ds]tubularbusbar;supportinsulator;staticsanalysis针对蒲圻市汪庄余变电站中的支柱瓷瓶在运行线,Y为横向,Z为高度方向。管母线的单跨度为13中出现多次断裂事故,利用有限元分析软件AN-m,相距3m。SYS,对一个典型的管母线、瓷瓶和电杆系统作整体瓷瓶实体的测量数据如下(单位为mm):结构强度计算,重点分析瓷瓶在各种荷载下的应力,上件:总高×上杆径×下杆径为1060×105.04找出影响瓷瓶应力的关键因素,分析其破坏的原因,×124.14。有针对性的提出解决建议。下件:
5、总高×上杆径×下杆径为1060×141.65×170.30。1有限元建模由于组成该输电线组的主要构件(水泥杆、管母由水泥杆、管母梁、瓷瓶、托架、管母线等组成的梁、瓷瓶、管母线等)的截面尺寸与长度的比很小,故空间结构系统如图1所示。整个结构系统可以认为是梁组成的,包括横梁(管母线、托架)和直梁(水泥杆、瓷瓶)。并采用梁单元对结构进行划分,建立整体的有限单元模型。水泥杆、瓷瓶、管母梁、托架、管母线都采用ANSYS软件中的beam188单元划分(一种3维2节点线性梁单元)。2静力荷载2.1结构自身重力2取重力加速度g=
6、9.8m/s。图1瓷瓶、管母线整体结构示意图2.2风载图中的坐标系固定在地面,X方向沿管母轴按10级风计算,最大风速28.4m/s,计算基本2风压:0=/1600=0.5041kPa。[收稿日期]2004-01-122.3初始变形[作者简介]张强(1979-),男,湖北黄冈人,硕士研究母线在运输、施工的过程中难免会变形,如果固生。定在瓷瓶上以后仍然有一个挠度,那么对结构产生·16·Vol.28No.4第28卷第4期湖北电力Aug.20042004年8月初始应力。安装瓷瓶时,若存在定位偏差,考虑Y方瓶是处在最边
7、跨的原因。将温度荷载、风荷载、重力向和Z方向存在定位偏差会导致管母线的固定点叠加作用在结构上,得到温度从-10℃到40℃变化不在一条直线上,将产生安装应力。瓷瓶的应力由各时,图3瓷瓶的顶部等效力随温度变化的趋势。种外载的作用所导致,其中结构重力和风载是最基本的。2.4温度载荷管母线长度l,线膨胀系数,管母线安装时的温度T0,当工作温度为T时,在自由状态下管母线轴向变形量为×l×(T-T0)。既然管母线与固定线夹之间存在相对滑动的趋势,就存在相互作用—◆—瓷瓶-Y方向偏移;—■—瓷瓶+Z方向偏移;的摩擦力。按照理想
8、的滑动固定情况,所有固定点都—▲—管母线+Y方向挠度;—×—管母线-Z方向挠度在一条直线上,固定线夹与管母线的接触面光滑,则图2瓷瓶安装偏差、母线挠度对下件等效力的影响摩擦力很小,在设计中不予考虑。但在实际施工中,瓷瓶的定位存在偏差、管母线存在挠度、固定线夹往往没有较好的形成滑动固定,会增大摩擦力。考虑极端的情况,即管母线被固定线夹卡死,取安装初始温-5度为15℃,铝的线
