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分裂导线间隔棒体系覆冰脱落的数值模拟研究

作　者: 徐亮
导　师: 沈国辉
学　校: 浙江大学
专　业: 结构工程
关键词: 分裂导线有限元覆冰脱冰响应
分类号: TM75
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电网是支撑国民经济快速发展的重要生命线工程,架空输电线路则是电网的重要部分,负责电能的传输、调节和分配。通常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。以往的冰灾调查表明：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。由于实际工程中输送电能的干线主要为高压线路,其导线多是分裂导线,分裂导线由于多分裂的型式和间隔棒的存在,其覆脱冰响应要比单根导线复杂得多。过去对输电线路覆脱冰的研究多局限于单根导线的情况,所以非常有必要针对分裂导线开展其覆脱冰响应的研究。本文首先提出分裂导线-间隔棒耦合体系的空间有限元模拟方法,针对分裂导线与合成单根导线的覆冰和脱冰等代性问题进行了探讨,给出了分裂导线与合成单导线覆冰厚度的等效公式。其次,本文计算了三档导线体系中间档单根子导线整档脱冰以及中间档单根子导线上单段次档距脱冰两大类不均匀脱冰的工况,并得出各自体系的动力响应规律。最后,对影响分裂导线扭转稳定性的初始扭转刚度的因素进行了有限元分析,得出了各种因素对初始扭转刚度的影响规律。研究表明：在均匀覆冰的条件下,计算整档同时脱冰时导线的位移和应力时,分裂导线可以等效为合成单根导线进行计算,导线等效直径和等效覆冰厚度均为分裂导线的(?)倍。当某根子导线发生整档脱冰时,脱冰档内的最大值响应一般都位于最靠近跨中位置；而不同次档距发生脱冰时档内最大值响应的规律却并不明显。通常用来抑制导线舞动的间隔棒布置方法和布置间距的建议,在抑制由脱冰引起的间隔棒扭转问题上也有较好的效果。分裂导线的初始扭转刚度是其本身的固有属性,与导线的扭转角度及外荷载大小无关,其大小受子导线间距、张力水平等因素的影响比较大。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-20
  1.1 我国电网建设的发展  11-12
  1.2 架空输电线路的基本组成  12-15
  1.3 输电线覆冰脱冰的危害及我国冰灾主要分布区域  15-17
  1.4 输电线覆冰、脱冰的研究现状  17-18
  1.5 分裂导线-间隔棒体系覆冰、脱冰的研究现状和不足  18
  1.6 本文的研究思路  18-20
第二章分裂导线-间隔棒体系覆脱冰计算的有限元建模方法  20-38
  2.1 有限元理论概述及本文计算软件的选择  20-22
  2.2 非线性问题概述及本文计算的选择  22-24
  2.3 分裂导线的找形方法  24-28
    2.3.1 索曲线的抛物线方程  25-26
    2.3.2 索曲线的悬链线方程  26-28
  2.4 分裂导线-间隔棒体系的有限元建模方法  28-32
  2.5 输电线覆冰、脱冰的有限元模拟  32-33
  2.6 均匀、不均匀覆冰情况下分裂导线的响应分析  33-36
  2.7 本章小结  36-38
第三章分裂导线-间隔棒体系与合成单导线覆脱冰响应的差异  38-44
  3.1 分裂导线与合成单导线覆冰等效问题研究  38-40
  3.2 整档同时脱冰情况下分裂导线与合成单导线等效问题研究  40-41
  3.3 有无覆冰情况下分裂导线与合成单导线动力特性差异  41-42
  3.4 本章小结  42-44
第四章三档导线中间档单根子导线脱冰响应  44-79
  4.1 单根子导线脱冰时子导线的应力分析  44-51
    4.1.1 不同分裂型式1号子导线脱冰产生的响应  45-47
    4.1.2 覆冰厚度不同时1号子导线脱冰的响应  47-48
    4.1.3 子导线间距不同时1号子导线脱冰的响应  48-49
    4.1.4 其它子导线脱冰时的响应  49-51
  4.2 脱冰子导线的横向摆动位移分析  51-60
    4.2.1 横向摆动位移的概念  51-52
    4.2.2 不同型式分裂导线体系脱冰子导线横向摆动位移时程和最大值  52-57
    4.2.3 不同计算工况下横向摆动位移最大值的分析  57-60
  4.3 脱冰子导线的竖向跳跃高度分析  60-68
    4.3.1 不同型式分裂导线体系脱冰子导线竖向跳跃高度时程和最大值  60-65
    4.3.2 不同工况下竖向跳跃高度最大值的分析  65-68
  4.4 脱冰档间隔棒的扭转角分析  68-77
    4.4.1 不同型式分裂导线体系间隔棒扭转角时程和最大值  69-74
    4.4.2 不同计算工况下间隔棒扭转角最大值的分析  74-77
  4.5 本章小结  77-79
第五章三档导线中间档单个次档距脱冰的响应  79-93
  5.1 脱冰子导线的横向摆动位移分析  79-83
    5.1.1 各次档距脱冰工况下子导线横向摆动位移最大值  80-81
    5.1.2 各种分裂型式横向摆动位移最大值对比  81-82
    5.1.3 各种工况下横向摆动位移最大值的分析  82-83
  5.2 脱冰子导线的竖向跳跃高度分析  83-87
    5.2.1 各次档距脱冰工况下子导线竖向跳跃高度最大值  84-85
    5.2.2 各种型式分裂导线竖向跳跃高度最大值对比  85-86
    5.2.3 各种工况下竖向跳跃高度最大值的分析  86-87
  5.3 脱冰档内间隔棒的扭转角分析  87-91
    5.3.1 各次档距脱冰工况下子各间隔棒的最大扭转角  88-89
    5.3.2 各种型式分裂导线脱冰后间隔棒扭转角最大值对比  89-90
    5.3.3 不同工况下间隔棒扭转角最大值的分析  90-91
  5.4 本章小结  91-93
第六章分裂导线-间隔棒体系的初始扭转刚度  93-105
  6.1 分裂导线的扭转刚度的以往研究成果  93-96
  6.2 基于有限元方法的扭转刚度计算  96-98
  6.3 分裂导线初始扭转刚度的影响因素  98-103
  6.4 本章小结  103-105
第七章结论与展望  105-108
  7.1 本文工作的总结  105-106
  7.2 进一步工作的展望  106-108
参考文献  108-112
作者简介  112
作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果  112

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