[發(fā)明專利]用于分析特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911174964.7
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110941925B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司學(xué)振;呂中賓;謝凱;楊曉輝;陶亞光;任鵬亮;張博;葉中飛;伍川;宋高麗;李夢麗;馬倫;劉貝貝;王金洋;劉竹麗;霍翔宇
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)河南省電力公司;鄭州大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/16;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州知己知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41132
• 代理人: 姜新宇

本發(fā)明公開了一種用于分析特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的方法，屬于特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。它包括以下步驟：獲取特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)參數(shù)，架空線包括均選擇擴(kuò)徑導(dǎo)線的跨線和引下線；采用懸鏈線方程分別對跨線、引下線找形；在有限元分析軟件中，基于對跨線、引下線找形的曲線生成對應(yīng)的跨線、引下線幾何模型，并建立對應(yīng)于架空線結(jié)構(gòu)的附屬零件幾何模型，裝配后生成架空線結(jié)構(gòu)裝配模型。本發(fā)明確立了變電站架空線結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析方法，根據(jù)導(dǎo)線實(shí)際工作情況對跨線和引下線的線條進(jìn)行模擬，力學(xué)分析更趨近于實(shí)際。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于分析特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的方法。

背景技術(shù)

在特高壓變電站工程中，特高壓變壓器、高壓套管和避雷器是輸電系統(tǒng)的重要組成部分。高壓套管、避雷器上部一般通過人字形或II字形引下線與站內(nèi)跨線相連接。一般的，跨線、引下線和跳線統(tǒng)稱為架空線。為減小線路的電抗和電暈，增加載流量，降低電能損耗，特高壓變電站中的架空線通常采用擴(kuò)徑導(dǎo)線。

擴(kuò)徑導(dǎo)線是以滿足技術(shù)條件的常規(guī)導(dǎo)線規(guī)格為基準(zhǔn)，采取擴(kuò)大導(dǎo)線外徑技術(shù)，在保證電暈所要求的導(dǎo)線外徑前提下，減少導(dǎo)線的鋁截面，從而減少導(dǎo)線的總重量，減少鐵塔荷載和結(jié)構(gòu)重量，極大地降低線路造價。擴(kuò)徑導(dǎo)線按用途分為兩大類，一類擴(kuò)徑導(dǎo)線應(yīng)用于變電站，另一類擴(kuò)徑導(dǎo)線應(yīng)用于輸電線路。變電站用擴(kuò)徑導(dǎo)線的主要功用是將電流從變壓器引到輸電線路上，距離通常只有幾十米，不用考慮弧垂、張力等問題。由于變電站母線的分裂數(shù)通常小于線路導(dǎo)線分裂數(shù)，在兩者的電磁噪聲的環(huán)境限值相近的前提下，要求變電站母線的外徑遠(yuǎn)大于線路用導(dǎo)線，所以此類擴(kuò)徑導(dǎo)線的特點(diǎn)是無鋼芯，但擴(kuò)徑比較大。

在大風(fēng)或某些其他惡劣天氣環(huán)境中，變電站的架空線會發(fā)生風(fēng)振或舞動，并導(dǎo)致跨線和引下線出現(xiàn)較大位移。這會對連接設(shè)備端部的形成較大的短時附加沖擊載荷，可能會造成套管的屈曲變形甚至破斷，使套管的絕緣性、密封性出現(xiàn)較大幅度的降低，并可能引發(fā)接地不良、漏油、進(jìn)水等一系列次生問題，嚴(yán)重時會引發(fā)電器故障，需要對變壓器進(jìn)行停運(yùn)檢修，嚴(yán)重影響線路的工作安全性及供電可靠性。

公開于2019年8月16日的中國專利文獻(xiàn)CN110135096A記載了一種管母線、引下線、金具系統(tǒng)的應(yīng)力分析方法，包括獲取建模所需參數(shù)；對引下線找形，并完成引下線的幾何建模；計算引下線所受風(fēng)荷載；采用梁單元作為引下線數(shù)值模擬的單元；分析管母線節(jié)點(diǎn)的約束形式，和引下線與管母線的相對位置的對管母線約束節(jié)點(diǎn)受力的影響，以及引下線的參數(shù)對引下線管母系統(tǒng)的受力影響，從而完成整個管母引下線系統(tǒng)的受力分析；建立金具的幾何模型；將金具的幾何模型導(dǎo)入ANSYS軟件中劃分網(wǎng)格，通過引下線管母系統(tǒng)得到管母節(jié)點(diǎn)的受力視為管母引下線聯(lián)接金具受到的由引下線和管母線在風(fēng)荷載作用下傳來的作用力，選擇一個具有代表性的典型工況作為金具的荷載來源，并將荷載通過MPC法加載到金具實(shí)體模型上；設(shè)置插銷側(cè)表面與金具底座滑槽內(nèi)表面為接觸對，設(shè)置接觸參數(shù)，考慮摩擦，不考慮初始間隙和初始穿透，再進(jìn)行靜力非線性計算，得到金具的應(yīng)力分布。該方法中，管母線、引下線、金具系統(tǒng)為普通的管母線及引下線，不能應(yīng)用在分析特高壓輸電架空線力學(xué)特性上。而且，其雖然將導(dǎo)線視為懸鏈線，但其采用索結(jié)構(gòu)找形理論確定導(dǎo)線弧垂方程及導(dǎo)線線長，完成導(dǎo)線的找形。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于分析特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不存在分析特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的方法的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于分析特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的方法，包括以下步驟：

步驟a,獲取特高壓變電站架空線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)參數(shù)，所述架空線結(jié)構(gòu)包括跨線、引下線，所述引下線的端頭固定有接線端子，所述跨線貫穿所述接線端子的穿線孔設(shè)置，所述跨線和所述引下線均選擇擴(kuò)徑導(dǎo)線；