湖南500kV输电线路覆冰倒塔原因分析

2013-06-14 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

湖南500kV输电线路覆冰倒塔原因分析

湖南省电力试验研究院是湖南省电力公司的技术服务和开发中心,负责全省电力系统技术服务和维护。

2005年年初,由于持续大范围雨雪天气,湖南电网遭遇自1954年以来最严重的冰冻灾害,处于海拔180米至350米之间的电网设施出现严重覆冰现象,500kV电网先后有岗云线、复沙Ⅰ线和五民线三条线路出现倒塔事故,共倒塔24基、变形3基,使湖南电网遭遇了历史上最严峻的考验。

为了分析这次倒塔的原因,提出具体的改造方案,保障电网的安全、经济运行,本文选取有代表性的复沙Ⅰ线倒塔段应用大型通用有限元程序ANSYS进行了建模计算。在计算分析的基础上,针对湖南500kV输电线路覆冰倒塔事故原因进行了分析,提出了改造建议。

应用ANSYS软件对复沙Ⅰ线事故段连续档输电铁塔、导线、地线、光缆和绝缘子建立有限元模型;应用梁单元建立输电铁塔模型,应用悬链线方程建立输电导线、地线和光缆模型。
在模型建立完成后,根据特定的地理形势设置计算工况条件,对整个塔线模型进行仿真计算。
通过对铁塔挂点两侧导线单元应力水平方向分量的差值确定铁塔所乘受的不平衡张力,评定铁塔的安全状况。

铁塔和导线计算模型的建立。铁塔和导线的相互作用耦合,一方面铁塔的变形会对导线的弧垂和受力产生影响,另一方面导线的覆冰也会对铁塔的受力产生影响。建立合理的铁塔和导线计算模型,是掌握其形变和应力分布的关键。

图1 复沙Ⅰ线#16~#21事故段断面图
确定铁塔和导线耦合作用的工况模型,分析在各种工况下的影响形式和相关数据,这些是铁塔和导线耦合作用的直接原因。

图2 复沙Ⅰ线事故段塔线有限单元模型
形成铁塔和导线力学安全性能评定的方案,从计算分析中理出分析问题的关键因素,建立评价方案。

图3 输电铁塔最大压应力随覆冰厚度变化图

图4 覆冰厚度为20.6mm时21#塔单元最大压应力图
通过应用ANSYS软件对所由500KV输电线路覆冰倒塔原因进行分析,找到了铁塔倒塔的原因,明了的整个耐张段内的薄弱塔及其薄弱杆件,并提出了相应的防护和改造措施,为保障电网的安全、经济运行做出了贡献