[發(fā)明專利]一種覆冰荷載作用下配電線路承載力分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811629429.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN109614751A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安義;王華云;張宇;熊友明;萬軍彪;朱遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司;南昌科晨電力試驗(yàn)研究有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 姚伯川

一種覆冰荷載作用下配電線路承載力分析方法，所述方法對(duì)配網(wǎng)桿線體系進(jìn)行力學(xué)數(shù)據(jù)分析；應(yīng)用ABAQUS軟件建立了配網(wǎng)桿線體系的分析模型，進(jìn)而建立配網(wǎng)桿線體系在覆冰荷載作用下的承載力分析方法。所述配網(wǎng)桿線體系分析模型包括電桿梁?jiǎn)卧M模型、導(dǎo)線索單元模擬模型和桿線體系覆冰效應(yīng)模擬模型。本發(fā)明提出的方法步分析了配網(wǎng)電桿在覆冰荷載作用下的承載力狀況以及拉線加固方法的效果，通過采用拉線加固方法可以有效的降低作用于電桿的覆冰內(nèi)力，錨固點(diǎn)的距離越大，越能充分發(fā)揮拉線的功效。拉繩錨固點(diǎn)距離在1.4m時(shí)，對(duì)根部彎矩的減小效果可達(dá)40%以上，效果非常顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種覆冰荷載作用下配電線路承載力分析方法，屬配用電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

配電線路是一種常用的電力基礎(chǔ)設(shè)施，在偏遠(yuǎn)地區(qū)被廣泛使用。由于配電線路長(zhǎng)期在惡劣自然環(huán)境下服役，不可避免的在強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)震、高溫、覆冰等外界荷載長(zhǎng)期作用下引起損傷和性能退化，我國(guó)頻發(fā)輸配電線路的損傷破壞事故。與常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)輸電線路相比，配電線路成本低廉，構(gòu)造簡(jiǎn)單，其承載力和抗災(zāi)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型鋼結(jié)構(gòu)輸電線桿塔。造價(jià)成本和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度決定了在同等災(zāi)害作用下，配網(wǎng)桿塔體系更容易發(fā)生損傷破壞。因此，開展配電線路災(zāi)變效應(yīng)的研究具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際工程意義。

我國(guó)經(jīng)常發(fā)生配電線路由于嚴(yán)重覆冰所引發(fā)的損傷破壞事故。目前雖然國(guó)內(nèi)外開展了一些輸電線路的覆冰效應(yīng)研究，但主要是針對(duì)架空鋼結(jié)構(gòu)塔線體系，針對(duì)配網(wǎng)電桿的覆冰效應(yīng)研究工作還極為有限，提出了一種覆冰荷載作用下配電線路承載力分析方法。首先基于空間桿系有限元方法建立了配網(wǎng)桿線體系的分析模型，進(jìn)而建立了桿線體系在覆冰荷載作用下的內(nèi)力分析方法，研究成果有利于指導(dǎo)供電公司運(yùn)維。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，針對(duì)配網(wǎng)電桿的覆冰效應(yīng)研究存在的不足，本發(fā)明提出一種覆冰荷載作用下配電線路承載力分析方法。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案如下，一種覆冰荷載作用下配電線路承載力分析方法，所述方法對(duì)配電線路桿線體系進(jìn)行力學(xué)數(shù)據(jù)分析；基于空間桿線體系，建立了配網(wǎng)桿線體系的分析模型，進(jìn)而建立了桿線體系在覆冰荷載作用下的承載力分析方法。所述配網(wǎng)桿線體系分析模型包括電桿梁?jiǎn)卧M模型、導(dǎo)線索單元模擬模型和桿線體系覆冰效應(yīng)模擬模型。

電桿梁?jiǎn)卧M模型，包括配網(wǎng)電桿的剛度矩陣K和質(zhì)量矩陣M。

配網(wǎng)電桿的剛度矩陣K和質(zhì)量矩陣M可通過組集各單元?jiǎng)偠染仃嚭唾|(zhì)量矩陣而得到：

式中，m為電桿的單元數(shù)量；K_e^(j)和M_e^(j)分別為第j單元的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣；T^(j)為第j單元的自由度轉(zhuǎn)換矩陣。

導(dǎo)線索單元模擬：

配網(wǎng)導(dǎo)線采用空間索單元進(jìn)行模擬。導(dǎo)線質(zhì)量矩陣通常采用集中質(zhì)量矩陣表示，剛度矩陣則由線性剛度矩陣和非線性剛度矩陣組成：

k_c＝k_l+k_nl (3)

式中：k_c為剛度矩陣；k₁為線性剛度矩陣；k_n1為非線性剛度矩陣。將配電桿和各導(dǎo)線的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣組集即可得到配電線路的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣，從而得桿線體系有限元模型。

桿線體系覆冰效應(yīng)模擬模型：

配電線路的覆冰荷載可用冰重比載γ_i表示，其定義為單位長(zhǎng)度導(dǎo)線上的冰重荷載在導(dǎo)線每平方毫米橫截面積上的折算結(jié)果；我國(guó)電力系統(tǒng)架空輸電線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)的覆冰形狀為均勻圓柱形，則單位長(zhǎng)冰柱的重力q_i(N)可表示為：