湖南500kV輸電線路覆冰倒塔原因分析

2013-06-14 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

湖南500kV輸電線路覆冰倒塔原因分析

湖南省電力試驗研究院是湖南省電力公司的技術服務和開發中心,負責全省電力系統技術服務和維護。

2005年年初,由于持續大范圍雨雪天氣,湖南電網遭遇自1954年以來最嚴重的冰凍災害,處于海拔180米至350米之間的電網設施出現嚴重覆冰現象,500kV電網先后有崗云線、復沙Ⅰ線和五民線三條線路出現倒塔事故,共倒塔24基、變形3基,使湖南電網遭遇了歷史上最嚴峻的考驗。

為了分析這次倒塔的原因,提出具體的改造方案,保障電網的安全、經濟運行,本文選取有代表性的復沙Ⅰ線倒塔段應用大型通用有限元程序ANSYS進行了建模計算。在計算分析的基礎上,針對湖南500kV輸電線路覆冰倒塔事故原因進行了分析,提出了改造建議。

應用ANSYS軟件對復沙Ⅰ線事故段連續檔輸電鐵塔、導線、地線、光纜和絕緣子建立有限元模型;應用梁單元建立輸電鐵塔模型,應用懸鏈線方程建立輸電導線、地線和光纜模型。
在模型建立完成后,根據特定的地理形勢設置計算工況條件,對整個塔線模型進行仿真計算。
通過對鐵塔掛點兩側導線單元應力水平方向分量的差值確定鐵塔所乘受的不平衡張力,評定鐵塔的安全狀況。

鐵塔和導線計算模型的建立。鐵塔和導線的相互作用耦合,一方面鐵塔的變形會對導線的弧垂和受力產生影響,另一方面導線的覆冰也會對鐵塔的受力產生影響。建立合理的鐵塔和導線計算模型,是掌握其形變和應力分布的關鍵。

圖1 復沙Ⅰ線#16~#21事故段斷面圖
確定鐵塔和導線耦合作用的工況模型,分析在各種工況下的影響形式和相關數據,這些是鐵塔和導線耦合作用的直接原因。

圖2 復沙Ⅰ線事故段塔線有限單元模型
形成鐵塔和導線力學安全性能評定的方案,從計算分析中理出分析問題的關鍵因素,建立評價方案。

圖3 輸電鐵塔最大壓應力隨覆冰厚度變化圖

圖4 覆冰厚度為20.6mm時21#塔單元最大壓應力圖
通過應用ANSYS軟件對所由500KV輸電線路覆冰倒塔原因進行分析,找到了鐵塔倒塔的原因,明了的整個耐張段內的薄弱塔及其薄弱桿件,并提出了相應的防護和改造措施,為保障電網的安全、經濟運行做出了貢獻