特高压大跨越输电塔风振控制研究

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特高压工程是我国“十一五”期间最重大工程之一,是目前世界上最高等级的输电线路,它的建设对我国经济的持续发展将产生重大作用。大跨越输电塔是一种高耸柔性结构,对动荷载尤其是风荷载比较敏感,易产生较大的动力响应。对大跨越输电塔进行风振控制研究已成为电力工程与土木工程界的一个重要研究课题,有其重要的理论意义和经济价值。本论文以该项目的汉江大跨越输电线路工程为研究背景,就风振控制做了以下研究。  编制了空间相关的脉动风速场模拟程序WVFM,模拟了适用于本工程的脉动风速场。从均值、根方差、功率谱密度函数和相关函数等几个方面进行了检验,并把由该动风产生的位移响应与按电力设计规程计算的静风产生的位移进行了比较,证明空间相关风速场的数值模拟是合理的。  在国内首次开发了适用于大跨越输电塔风振控制的橡胶铅芯阻尼器并进行了试验研究,推导了该阻尼器各个参数的计算公式,设计了阻尼器在塔架中的安装方式。研究表明,该阻尼器工作性能稳定,各个参数与计算公式吻合较好。  采用时程分析方法针对各种阻尼器布置方案,在国内首次研究了大跨越输电塔-线体系在不同风向角脉动风作用下的控制效果。研究表明:加设阻尼器后大跨越输电塔-线体系的位移、内力响应均有较大幅度的降低;同时位移响应的最不利风向角与内力响应的最不利风向角不一定相同;此外,各风向角动风作用下均会引起塔-线体系的横线向振动和顺线向振动。  论文还从大风作用下橡胶铅芯阻尼器的变形、在阻尼器位置上仅施加刚度和大跨越输电塔-线体系控制前后可靠度的变化等方面验证了控制效果。研究表明,在设计风速下所有橡胶铅芯阻尼器的阻尼均能有效发挥作用;橡胶铅芯阻尼器的刚度和阻尼对输电塔-线体系的减振均有贡献,但主要是阻尼的作用;设置了橡胶铅芯阻尼器后,输电塔-线体系中杆塔的可靠指标得到了较大的提高。
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