[发明专利]特高压输电线路多联V型绝缘子串力学特性仿真模拟方法

说明书

本发明公开了一种特高压输电线路多联V型绝缘子串力学特性仿真模拟方法，其技术方案是：首先确定风载荷和V型绝缘子串结构的风振系数，风振系数一种是内力风振系数；另一种是位移风振系数，然后进行V型绝缘子串力学建模，采用有限元理论，利用CAD与有限元软件对V型绝缘子串建立起V型绝缘子串‑‑导线耦合模型；再进行V型绝缘子串力学特性仿真加载，最后基于以上工作，进行力学分析，对于分析结果，可以通过观察不同工况下V型绝缘子串的受力变化来验证。本发明采用有限元软件建立了悬垂绝缘子串与V型绝缘子串模型，对其进行静力和动力时程分析，分别得到了悬垂绝缘子串的最大风偏角，为V型绝缘子串夹角的优化设计提供理论依据。

技术领域：

本发明涉及一种输电线绝缘子动力学特性研究，特别是涉及一种特高压输电线路多联V型绝缘子串力学特性仿真模拟方法。

背景技术：

在特高压输电线路工程设计与施工中，很多包括过电压与绝缘配合、耐污特性、防雷特性、线路环境、设备研制、运行维护等关键技术问题以及铁塔组立、张力架线、变电基础等施工方面的问题均不同于以往的高压或超高压输电线路，亟待研究和解决。

在特高压输电线路工程中，采用V型组装绝缘子串的目的是最大限度地限制绝缘子串摇摆角，以减小塔头尺寸及减小线路走廊宽度，V型绝缘子串一般用在酒杯型、门型、猫头型等直线杆塔上，在实际工程中，由于V型绝缘子串属于大位移、非刚性、非柔性的受力体系，所以使得其受力分析十分复杂，以往在计算中常常用不受压的刚性杆(铰接)来解决这个问题，并且在计算过程中V串是以10 分钟以上的平均风速进行静力等效计算，这样很方便的确定了单元的拉力和压力，然而随着人们在实际工作中对V串运行情况的认识，发现V串亦具有一定程度的摇摆角存在，这就是说，以往的刚性杆的简化还存在一定的问题，它不能反映在风荷载作用下V型绝缘子串轴力随时间变化的情况，特别是结构单元由拉力变为同等量级的压力。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种简单实用、模拟准确且容易实施的特高压输电线路多联V型绝缘子串力学特性仿真模拟方法。

本发明的技术方案是：

一种特高压输电线路多联V型绝缘子串力学特性仿真模拟方法，包括以下步骤：

a、确定风载荷，作用在结构上的风是由平均风与脉动风组成的，平均风用静力的方法进行分析计算，而脉动风是均值为零的随机变量，引起的振动必定在平均风作用下的平衡位置附近，引入随机振动的理论，将风振效应理解为由于脉动风的作用，平均风下的效应得到加强；

b、确定V型绝缘子串结构的风振系数，风振系数一种是内力风振系数；另一种是位移风振系数，内力风振系数定义为单元在平均风和脉动风共同作用下的内力总和与平均风荷载作用下内力的比值，位移风振系数定义为节点在平均风和脉动风荷载共同作用下位移的总和与平均风作用下节点位移的比值；

c、进行V型绝缘子串力学建模，根据悬垂绝缘子串、V型绝缘子串与导线的几何特征，采用有限元理论，利用CAD与有限元软件对V型绝缘子串建立起V型绝缘子串--导线耦合模型；

d、进行V型绝缘子串力学特性仿真加载，首先确定V型绝缘子串的夹角，通过有限元软件针对该夹角内的不同工况进行静力分析，再通过有限元分析结果对比V型绝缘子串在不同角度下的受力特性；其次对应每一个工况进行静力风荷载的施加，荷载施加在导线与绝缘子串的节点之上，以此模拟均布荷载作用在体系上；

e、基于以上工作，进行力学分析，对于分析结果，可以通过观察不同工况下V型绝缘子串的受力变化来验证。

在步骤d中，所述夹角基本处在70°-120°之间，进行静力分析时所述夹角分别取80°、90°和100°。