本發(fā)明專利技術(shù)提供一種強(qiáng)風(fēng)作用下輸電線路安全性能的評估方法，所述方法包括：建立輸電線路塔線體系有限元模型；確定桿塔螺栓節(jié)點的松脫位置；確定桿塔螺栓節(jié)點的風(fēng)振次數(shù)；分析桿塔桿件的應(yīng)力特征；評估破壞模式對相鄰輸電線路安全性能的影響。本發(fā)明專利技術(shù)提供的技術(shù)方案能夠反映輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)破壞對相鄰輸電線路安全性能的影響，與傳統(tǒng)的輸電線路安全性能評估方法相比，具有更好的適用性和更高的精度。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及輸電線路安全性能評估
，具體講涉及一種強(qiáng)風(fēng)作用下輸電線路安全性能的評估方法。
技術(shù)介紹
隨著電網(wǎng)建設(shè)尤其是特高壓交直流電網(wǎng)建設(shè)的逐步推進(jìn)，重要輸電通道占整個電網(wǎng)的比例逐年提高，3條及以上交、直流輸電線路(電壓等級500kV及以上)在同一個狹小斷面中通過的情況已較為普遍。以安徽安慶-宣城輸電通道為例，該通道合計輸送容量19600MW，±800kV錦蘇線、±800kV復(fù)奉線、±500kV葛南/林楓線在池州市匯入220kV官徽線，平行長度為8.878km，四回線路的平均間距僅為150m。重要通道輸電線路在強(qiáng)風(fēng)作用下一旦發(fā)生機(jī)械破壞，將造成重大經(jīng)濟(jì)損失和社會影響，嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟(jì)和人民生活。桿塔作為架空輸電線路的支撐結(jié)構(gòu)，在輸電線路系統(tǒng)中占有重要地位，其安全性和可靠性對于保證輸電線路系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。桿塔結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生機(jī)械損傷或破壞，相對于風(fēng)偏跳閘、覆冰閃絡(luò)等電氣事故而言，其修復(fù)難度大、成本高，且一般不能迅速恢復(fù)供電。對于狹窄斷面內(nèi)有多條高電壓等級輸電線路通過的通道，某一條輸電線路桿塔發(fā)生倒塌時，很可能會對相鄰輸電線路桿塔產(chǎn)生影響，甚至導(dǎo)致連續(xù)倒塔。分析重要輸電通道內(nèi)桿塔發(fā)生災(zāi)害時的相互影響規(guī)律，通過仿真分析評估輸電桿塔的健康狀態(tài)，提出重要輸電通道桿塔各類潛在災(zāi)害的風(fēng)險分級標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)防措施，對于建立多層次、全方位的桿塔災(zāi)害預(yù)警和預(yù)防機(jī)制，實現(xiàn)重要輸電通道安全預(yù)警、提升電網(wǎng)防災(zāi)能力具有重要意義。目前還沒有針對多條超/特高壓線路經(jīng)過同一斷面情況進(jìn)行安全評估的方法，尤其是強(qiáng)風(fēng)作用下桿塔結(jié)構(gòu)的破壞模式對相鄰輸電線路的安全性能具有重要影響，更需要提出適用的輸電線路安全性能評估方法，為重要通道輸電線路設(shè)計及運行維護(hù)提供參考和依據(jù)。為滿足現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，需要提供一種強(qiáng)風(fēng)作用下輸電線路安全性能的評估方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了針對多條超/特高壓線路經(jīng)過同一斷面情況進(jìn)行安全評估，本專利技術(shù)提供一種強(qiáng)風(fēng)作用下輸電線路安全性能的評估方法。本專利技術(shù)提供的強(qiáng)風(fēng)作用下輸電線路安全性能的評估方法，其改進(jìn)之處在于，所述評估方法包括以下步驟：(1)建立輸電線路塔線體系有限元模型；(2)確定桿塔螺栓節(jié)點的松脫位置；(3)確定桿塔螺栓節(jié)點的風(fēng)振次數(shù)；(4)分析桿塔桿件的應(yīng)力特征；(5)評估破壞模式對相鄰輸電線路安全性能的影響。進(jìn)一步的，其特征在于，所述步驟(1)中，根據(jù)輸電線路斷面圖和桿塔司令圖，生成的導(dǎo)線、地線和桿塔的節(jié)點空間坐標(biāo)建立有限元模型。進(jìn)一步的，所述步驟(2)包括，按下式計算桿塔、導(dǎo)線和地線承受的風(fēng)壓，確定桿塔螺栓節(jié)點的松脫位置： p = 1 2 ρ [ v ‾ 2 + ( 2 v ‾ u + u 2 ) ] ]]>其中，ρ表示空氣密度，表示平均風(fēng)風(fēng)速，u表示脈動風(fēng)風(fēng)速。進(jìn)一步的，所述脈動風(fēng)的載荷的確定包括：(1)進(jìn)行傅立葉變換，確定與達(dá)文波特風(fēng)譜對應(yīng)的隨機(jī)傅立葉譜函數(shù)表達(dá)式；(2)編制MATLAB數(shù)值分析程序，生成不同高程的脈動風(fēng)風(fēng)速時程曲線；(3)確定不同高度處桿塔和導(dǎo)線、地線的脈動風(fēng)荷載時程。進(jìn)一步的，步驟(3)包括，根據(jù)下式確定所述螺栓節(jié)點風(fēng)振次數(shù)：N＝T×24×3600×f其中，V為平均風(fēng)速，T為強(qiáng)風(fēng)過程持續(xù)時間，單位為天；脈動風(fēng)荷載的頻率為f＝max(f1，fr)，一階振動頻率f1通過模態(tài)分析確定，fr＝0.04Hz為達(dá)文波特環(huán)境風(fēng)譜的卓越頻率。進(jìn)一步的，所述步驟(4)包括，通過瞬態(tài)動力分析確定強(qiáng)風(fēng)作用下桿塔結(jié)構(gòu)的桿件軸力時程，并按照受壓桿件的強(qiáng)度和受壓穩(wěn)定計算并校核桿件最大應(yīng)力比。進(jìn)一步的，所述步驟(5)中，判斷步驟(2)的計算方法中螺栓節(jié)點是否會發(fā)生松脫；若螺栓發(fā)生松脫導(dǎo)致橫擔(dān)損壞或掉落，不會對相鄰輸電線路的安全性產(chǎn)生影響。進(jìn)一步的，所述判斷螺栓節(jié)點是否發(fā)生松脫的標(biāo)準(zhǔn)為：平均風(fēng)速為V時，橫擔(dān)螺栓節(jié)點發(fā)生松脫的振動次數(shù)臨界值為NV-lim，若N≤NV-lim，螺栓節(jié)點不會發(fā)生松脫；若N>NV-lim，螺栓節(jié)點發(fā)生松脫；進(jìn)一步的，所述步驟(5)中，按下式計算桿塔的截斷點距塔頂?shù)母叨菻e：He＝H－H1其中，H1為截斷點距地面的高度，H為桿塔高度；根據(jù)桿塔的有效倒塌高度He，判斷相鄰輸電線路間距離為L情況下，桿塔倒塌的影響。進(jìn)一步的，根據(jù)截斷點距塔頂?shù)母叨扰袛郒e與相鄰輸電線路間距離L的關(guān)系判斷桿塔倒塌對相鄰輸電線路安全性的影響。與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)異效果：1、本專利技術(shù)提供的評估方法是針對多條超/特高壓線路經(jīng)過同一斷面情況進(jìn)行安全評估的，為重要通道輸電線路設(shè)計及運行維護(hù)提供參考和依據(jù)，減小建成后強(qiáng)風(fēng)作用下，桿塔倒塌造成的經(jīng)濟(jì)損失。2、本專利技術(shù)提供的評估方法可依據(jù)實際輸電線路段參數(shù)建立有限元仿真模型，通過瞬態(tài)動力分析確定強(qiáng)風(fēng)作用下桿塔結(jié)構(gòu)受力特征和倒塌規(guī)律，可考慮強(qiáng)風(fēng)作用下導(dǎo)線、地線的大變形影響，能夠反映一條輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)破壞對相鄰輸電線路安全性能的影響，與傳統(tǒng)的輸電線路安全性能評估方法相比，具有更好的適用性和更高的精度。說明書附圖圖1為桿塔節(jié)段高度分布示意圖；圖2為塔線體系有限元模型示意圖；圖3為脈動風(fēng)風(fēng)速時程曲線圖；其中，1-截斷點；2-地線；3-導(dǎo)線；4-懸垂串；5-桿塔。具體實施方式為詳細(xì)的介紹本專利技術(shù)提供的在強(qiáng)風(fēng)作用下輸電線路安全性能的評估方法，以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例進(jìn)行說明。在強(qiáng)風(fēng)作用下桿塔結(jié)構(gòu)破壞的原因主要有兩類：一是強(qiáng)風(fēng)持續(xù)作用下桿塔節(jié)點螺栓松脫進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部或整體發(fā)生破壞，二是強(qiáng)風(fēng)作用下桿塔桿件應(yīng)力超過設(shè)計強(qiáng)度進(jìn)而導(dǎo)致桿塔發(fā)生整體倒塌破壞。本專利技術(shù)將通過建立重要通道輸電線路段機(jī)械力學(xué)仿真模型，分析強(qiáng)風(fēng)作用下桿塔桿件應(yīng)力超限及節(jié)點螺栓松脫導(dǎo)致的桿塔倒塌模式，確定某一條輸電線路桿塔倒塌對相鄰輸電線路安全性能的影響程度，實現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)作用下重要通道輸電線路安全性能的評估。本專利技術(shù)提供的評估方法，其包括以下步驟本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種強(qiáng)風(fēng)作用下輸電線路安全性能的評估方法，其特征在于，所述評估方法包括以下步驟：(1)建立輸電線路塔線體系有限元模型；(2)確定桿塔螺栓節(jié)點的松脫位置；(3)確定桿塔螺栓節(jié)點的風(fēng)振次數(shù)；(4)分析桿塔桿件的應(yīng)力特征；(5)評估破壞模式對相鄰輸電線路安全性能的影響。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種強(qiáng)風(fēng)作用下輸電線路安全性能的評估方法，其特征在于，所述評估方法包
括以下步驟：
(1)建立輸電線路塔線體系有限元模型；
(2)確定桿塔螺栓節(jié)點的松脫位置；
(3)確定桿塔螺栓節(jié)點的風(fēng)振次數(shù)；
(4)分析桿塔桿件的應(yīng)力特征；
(5)評估破壞模式對相鄰輸電線路安全性能的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評估方法，其特征在于，所述步驟(1)中，根據(jù)輸電線
路斷面圖和桿塔司令圖，生成的導(dǎo)線、地線和桿塔的節(jié)點空間坐標(biāo)建立有限元模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的評估方法，其特征在于，所述步驟(2)包括，按下式計
算桿塔、導(dǎo)線和地線承受的風(fēng)壓，確定桿塔螺栓節(jié)點的松脫位置：
p = 1 2 ρ [ v ‾ 2 + ( 2 v ‾ u + u 2 ) ] ]]>其中，ρ表示空氣密度，表示平均風(fēng)風(fēng)速，u表示脈動風(fēng)風(fēng)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的評估方法，其特征在于，所述脈動風(fēng)的載荷的確定包括：
(1)進(jìn)行傅立葉變換，確定與達(dá)文波特風(fēng)譜對應(yīng)的隨機(jī)傅立葉譜函數(shù)表達(dá)式；
(2)編制MATLAB數(shù)值分析程序，生成不同高程的脈動風(fēng)風(fēng)速時程曲線；
(3)確定不同高度處桿塔和導(dǎo)線、地線的脈動風(fēng)荷載時程。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊風(fēng)利，李正，程永鋒，程登峰，夏令志，張宏杰，季坤，劉靜，嚴(yán)波，李森林，
申請(專利權(quán))人：中國電力科學(xué)研究院，國家電網(wǎng)公司，國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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