特高压工程电力跨越架力学分析

作     者：祁瑞忠 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周焕林;黄成云

授予年度：2017年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：特高压 电力跨越架 构造形式 力学性能 冲击动力响应 耦合结构 

摘      要：我国特高压输变电工程建设世界领先。特高压工程具有输电容量大,传输距离远,输送损耗小和占地面积小等特点,是实现电力资源配置的重要方式,可大大提升我国电网的输送能力。输电线路架线施工需要跨越已经建成的电网、高铁、高速公路等重要设施,为保证这些设施的安全正常运行,需要采取跨越封网防护措施。本文对跨越技术进行了梳理分析,并就主要被跨越物类型所适用跨越架形式进行了总结。建立了跨越架力学模型,进行了数值模拟分析。对跨越架的剪刀撑布置形式、构造形式(立杆间距、大横杆间距、小横杆垂直及水平间距、排间距等)、高度、排数对跨越架力学性能的影响进行了分析,结果表明构造参数对跨越架的影响明显,在小横杆立面设置剪刀撑的跨越架较仅四周设置剪刀撑的跨越架最大位移和应力更小,稳定性更好,建议实际工程中采用小横杆立面设置剪刀撑的形式;随跨越架高度的增加,最大位移随着荷载增加而增大的趋势更快,稳定性快速衰减;增加跨越架的排数有利于降低跨越架应力与位移,增强其稳定性。对跨越架在导线冲击下的动力学响应进行了分析,结果显示力学简化模型三跨连续梁较简支梁更能准确反映跨越架杆件在冲击作用下的动力响应。导线冲击架体时,随冲击质量的增加架体的瞬时位移及应力的幅值呈线性增加趋势,且跨越架振动恢复至稳定状态所需时间更久、波动幅度更大。导线的下落高度越高,导线落到架体时所含的能量越大,冲击引起的位移和应力亦越大。冲击位置不同,引起的效应也不同。建立了跨越架与封网装置的耦合模型,研究了跨越架高度、封网形式、荷载在封网装置上的作用位置及两侧跨越架的高差对跨越架力学性能的影响。研究结果表明绝缘网的变形有利于减小导线下落对跨越架的直接冲击,并有效的分散导线荷载在跨越架上的作用位置,有利于提高跨越架的安全性。封网形式影响承载索的弧垂,进而改变承载索与跨越架之间的夹角使作用于跨越架的荷载方向发生变化,但在档距较小时影响甚小。两侧跨越架的高差对较高侧跨越架的位移和应力的影响较小,对较低跨越架的影响比较大。