[发明专利]避雷针法兰设计方法及终端设备

说明书

本发明涉及避雷针技术领域，提供了避雷针法兰设计方法及终端设备。该方法包括：获取倒塌避雷针的相关信息以分析避雷针倒塌的原因，根据倒塌避雷针的相关信息，运用AR自回归技术，基于Davenport谱模拟脉动风荷载，同时考虑水平及竖向相关性，得到各种结构类型避雷针的风荷载时程样本，再根据各种结构类型避雷针的风荷载时程样本，分析避雷针法兰的受力性能，并根据分析结果对避雷针法兰进行优化。上述避雷针法兰设计方法及终端设备，能够对避雷针法兰进行优化分析，提升避雷针的抗风性能，保证避雷针的安全运行。

技术领域

本发明属于避雷针技术领域，尤其涉及避雷针法兰设计方法及终端设备。

背景技术

避雷针属于高耸结构，自振周期大，在风荷载的作用下动力响应相当显著，绝大多数情况下仅受风荷载作用，因此，避雷针受风荷载的影响极大。

变电站内的避雷针大都采用单钢管结构，为节约占地，绝大部分都架立在各电压等级构架柱上，特别是配电装置由AIS到HGIS再到GIS的过程中，避雷针的高度根据电气防雷计算要求，变得越来越高。以220kV变电站(采用GIS配电装置)中220kV出线构架为例，构架高度由以前的15m优化至当前典设的14m，避雷针高度则从35m升高至46m，甚至50m，A字柱上单钢管避雷针长达32m，甚至36m，绝大多数情况下还兼挂地线，而此时的避雷针仍按常规进行设计，与下部较细的A字柱相比，存在着明显的“头重脚轻”的现象。

考虑到当前发生的避雷针坠落事故亦多为架立在构架A字柱上的避雷针，构架上部单钢管避雷针是否受到下部A字柱的影响，是否受到导线、地线的影响，在风荷载作用下，避雷针在风荷载作用下的动力效应是否有被进一步的放大，值得进一步深入研究。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了避雷针法兰设计方法及终端设备，以解决现有技术中避雷针法兰的结构未根据环境因素进行设计的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种避雷法兰针设计方法，包括：

获取倒塌避雷针的相关信息，分析避雷针倒塌的原因；所述相关信息包括避雷针的设计信息、材料信息、加工信息和安装信息；

根据倒塌避雷针的相关信息，运用AR自回归技术，基于Davenport谱模拟脉动风荷载，同时考虑水平及竖向相关性，得到各种结构类型避雷针的风荷载时程样本；

根据各种结构类型避雷针的风荷载时程样本，分析避雷针法兰的受力性能，并根据分析结果对避雷针法兰进行优化。

可选的，避雷针的结构类型包括：

架立在构架A字柱上的单钢管避雷针、独立的落地单钢管变截面避雷针、独立的落地等边三角形钢管与角钢格构式结合式的避雷针。

可选的，所述根据各种结构类型避雷针的风荷载时程样本，分析避雷针法兰的受力性能，包括：

对避雷针法兰进行ANSYS有限元实体建模，分析A字柱顶与上部单钢管避雷针连接法兰在脉动风荷载作用下，避雷针连接法兰的应力及变形。

可选的，所述分析A字柱顶与上部单钢管避雷针连接法兰在脉动风荷载作用下，避雷针连接法兰的应力及变形，包括：

分析A字柱顶与上部单钢管避雷针连接法兰在脉动风荷载作用下，避雷针连接法兰的法兰螺栓、法兰板和加劲板的应力及变形。

可选的，所述分析A字柱顶与上部单钢管避雷针连接法兰在脉动风荷载作用下，避雷针连接法兰的应力及变形，还包括：

分析A字柱顶与上部单钢管避雷针连接法兰在脉动风荷载作用下，除所述法兰螺栓、法兰板和加劲板之外的避雷针连接法兰的其他组件的应力及变形。

可选的，所述避雷针法兰为刚性法兰，刚性法兰的轴心受拉作用时：