提高输电线路的抗风能力一直是沿海地区电网建设的重要任务。为研究沿海地区输电铁塔的抗风性能,采用极值III型威布尔分布,结合海南省海口市气象站监测的年最大风速序列,推算出了当地50年重现期内的极值风速,并利用石沅台风风谱进行了风速脉动风的模拟;然后根据当地一基铁塔在ANSYS中建立了一塔两线模型,进行风致动力学分析。分析表明:在脉动风作用下,主材最大轴力达到97.1 k N,已经超过了塔材轴向压力设计值71.9 k N,当考虑风载荷的脉动放大效应时,动态分析和静态分析的轴力极值之比超过了2倍。塔材受压失稳是铁塔发生结构破坏的主要因素,需要充分考虑脉动风的放大效应,按照静风等效作用进行沿海地区输电线路的设计很有可能导致构件受压失稳,严重时,甚至会发生倒塔事故。
针对河西走廊即将出现的±800 k V/750 k V及±800 k V/330 k V超、特高压交直流多回同塔架设线路,国内目前没有专门的设计标准。因此,采用目前工程上广泛接受的JC法,针对现有不同标准下设计的杆塔进行可靠度分析,并考虑经济性,推荐更为合理的超、特高压交直流同塔多回线路设计标准的选择方案。分析结果表明:±800 k V/750 k V共塔时,800 k V及各自电压等级设计标准可靠度均满足,但各自设计标准下塔重较轻,推荐采用各自设计标准;±800 k V/330 k V共塔时,800 k V标准可靠度满足,各自标准下出现部分杆件可靠度指标较小,采用局部加强后可靠度满足要求,且塔重较800 k V标准轻,因此推荐采用各自标准但需对局部杆件加强。
针对超、特高压交直流同塔多回线路Ⅰ-Ⅴ型和单Ⅰ型绝缘子串布置的塔型,采用刚体直杆模型法计算悬垂绝缘子串风偏角,建立了杆塔防风偏闪络可靠度计算模型;并以±800kV/330 k V和±800 kV/750kV交直流同塔多回线路两种塔型为例,采用SORM方法编程求解其防风偏闪络可靠度指标。结果表明:工频电压下发生风偏闪络故障概率最大,在设计中可以只校核工频电压下的风偏;下横担、中横担和上横担处发生风偏闪络故障的概率依次增大,即防风偏闪络可靠度水平依次略微降低;两种塔型防风偏闪络可靠度均满足正常使用极限状态目标可靠度指标1.5的要求,其中导线对其所在横担下表面闪络可靠度相对较低,可通过适当增加绝缘子串长度提高其可靠度。
为研究铁塔对重冰区高压双回输电线路脱冰跳跃的影响,以重冰区220 k V双回输电线路为对象,分别建立导线-绝缘子模型及考虑铁塔影响的塔线体系模型,并对比分析两种模型的计算结果。通过对比发现,无论是否有风,导线-绝缘子模型脱冰档导线的跳跃高度较塔线体系模型大,而未脱冰档导线的跳跃高度却小于塔线模型,并且差值均随着脱冰率的增大而减小。除此之外,改变铁塔的刚度,发现其跳跃高度变化很小。这说明铁塔的刚度对于塔线体系模型的计算结果影响很小,进一步说明造成两种模型差异的主要原因是塔线耦合效应。
