【摘要】：進入21世紀以來,工業(yè)生產(chǎn)和居民生活對于電力資源的需求日益加大,為滿足增長需求,我國采取了“西電東輸”和“北電南送”的發(fā)展戰(zhàn)略,大力發(fā)展特高壓交直流輸電骨干網(wǎng)絡。隨著我國1000kV特高壓輸電網(wǎng)絡的建設,網(wǎng)絡中的關鍵建構筑物的安全性和可靠性逐漸引起設計者的重視。1000kV特高壓變電構架是變電站的重要構筑物,主要采用格構式鋼構塔架,其跨度尺寸和結(jié)構高度相比500kV、330kV、220kV等變電構架更為復雜,發(fā)生破壞導致的后果也更為嚴重。對于變電構架此類高聳結(jié)構,風荷載是控制其設計的重要荷載�，F(xiàn)階段,國內(nèi)外學者對于特高壓輸電塔及特高壓輸電塔線體系的風振響應研究較多,但對于特高壓變電構架結(jié)構的風振響應及風振系數(shù)研究較少,對于特高壓變電構架的研究更是未見相關報道。為指導特高壓變電構架的抗風及體系設計,本課題開展了體系風洞試驗及數(shù)值仿真,完成的具體研究工作如下:(1)以山東省某1000kV特高壓交流輸變電工程為研究背景,對1000kV變電構架剛性模型進行了高頻天平風洞試驗,利用節(jié)段模型測力結(jié)果計算得到了不同節(jié)段模型及整體模型的體型系數(shù)并與規(guī)范進行了對比。(2)利用大型有限元分析軟件ANSYS基于時程分析的方法對構架進行了不同風向角及地面粗糙類別下的風振響應分析,給出了構架的最不利風向角,同時比較了構架不同位置節(jié)點處的風振系數(shù),為抗風設計方法中的風振系數(shù)取值提供參考。(3)利用現(xiàn)有結(jié)構優(yōu)化設計方法,結(jié)合大風工況、覆冰工況、安裝工況和檢修工況對原方案結(jié)構進行截面優(yōu)化,得到了材料用量更優(yōu)的構架設計方案,對優(yōu)化后的結(jié)構還進行了地震作用下的安全檢驗,驗證了優(yōu)化結(jié)果的可靠性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM63
【圖文】：

圖 1-1 高壓輸電網(wǎng)絡1000kV 特高壓交流線路輸電能力強、損耗小、效益高，發(fā)展特高壓輸電有利于平衡電網(wǎng)與電源產(chǎn)能建設，促進我國電力行業(yè)蓬勃持續(xù)發(fā)展，符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。但應看到，類似輸電塔或變電構架（圖 1-1）性質(zhì)的兼有高聳結(jié)構和大跨度結(jié)構共同特點的輸電特種結(jié)構除了易受覆冰荷載、地震荷載的影響之外，對風荷載的作用也十分敏感，易發(fā)生振動疲勞損傷和極端條件下的倒塌破壞，對人民生活及社會生產(chǎn)帶來嚴重的不良影響。截至目前，國內(nèi)在特高壓（1000kV）領域關于輸電線路的研究取得了一些成果，但是關于特高壓變電構架的研究尚不系統(tǒng)和成熟，規(guī)范中還沒有專門針對構架風荷載取值的條文；同時，現(xiàn)有的研究多以數(shù)值仿真為主，但實際結(jié)構構形較為復雜，仿真分析獲得的風荷載也需要風洞試驗結(jié)果的驗證。因此，在風洞試驗的基礎上對構架結(jié)構的風振特性進行研究，建立更加完善的特高壓變電構架抗風設計方法具有重要意義。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1 風荷載特性研究

化的平穩(wěn)隨機過程，主要包含長周期和短周期兩部分。對于長周期部分，周期時長通常在 10min 以上，遠遠大于建筑結(jié)構的自振周期，所以我們把長周期部分對于結(jié)構的影響近似看成是靜態(tài)的；短周期部分的周期時長通常在1min 以內(nèi)，同建筑結(jié)構的自振周期比較接近，因此我們把短周期部分對于結(jié)構的影響近似看成是動態(tài)的，需要按照隨機振動問題來研究。在實際工程中，技術人員常把瞬時風速 U(t)看成是平均風速 U 和脈動風速 u(t)的疊加，風荷載對于結(jié)構的影響也相應地是平均風速引起的靜力作用和脈動風速引起的動力作用的疊加。我們用平均風速剖面來描述平均風速在空間內(nèi)離地高度變化的規(guī)律，平均風速剖面主要用指數(shù)律和對數(shù)律這兩種方式來描述，由于指數(shù)律描述方式概念比較清晰而且更為簡便，我國的建筑荷載規(guī)范及美國、日本國家的建筑荷載規(guī)范均采用指數(shù)律對平均風速剖面進行描述。平均風荷載描述了風對結(jié)構的靜力作用，建筑結(jié)構受到的平均風荷載分布主要取決于結(jié)構的幾何外形，所以在研究中通常采用結(jié)構縮尺模型風洞試驗來確定建筑結(jié)構的實際風壓分布，針對不同類型的結(jié)構進行不同類別的風洞試驗。

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本文編號：2734850