大跨越输电塔风振系数研究

瓯江大跨越输电塔的抗风研究摘要：大跨越输电塔是一种柔性结构，风荷载是其设计的主要控制荷载，超高输电铁塔的风效应十分复杂,目前对于此类结构往往通过气弹模型风洞实验来完成。

500kV乐清－温东输电线路瓯江大跨越高塔处于强台风经常袭击的温州瓯江边，为了确定跨越塔的设计风荷载和风振特性，保证其的安全、可靠和经济性，对该跨越高塔结构进行气弹模型的风洞试验是很有必要的。

本文从项目需求背景、设计原则与思路、技术要点和应用效果等几个方面，来验证研究瓯江大跨越输电塔的安全性和科学性。

关键词：瓯江大跨越输电塔风洞抗风1 引言随着我国经济持续、高速的发展，电力能源供求矛盾将日趋尖锐。

因此，建设坚强可靠的电网将成为我国经济高速发展的重要保证。

在电力输电线路工程中，跨越江河、山谷等自然屏障的线路，往往要采用高耸跨越钢管塔来实现，所以大跨越输电钢管塔往往处于极其重要的地位。

大跨越输电钢管塔往往具有高度大、荷载重、自振频率低等特点，是一种风敏感的柔性结构，风荷载是铁塔设计的主要控制荷载，特别是在强台风地区，大风暴对结构的不利影响以及由于风速脉动而产生的风振效应显得尤为突出。

输电钢管塔风荷载的确定在设计上体现为风振系数的确定，因此风振系数是一个关键的数据。

而对于大跨越钢管塔的风振响应问题，目前还没有一套成熟通用的理论，体现在工程设计中便是缺乏在理论上相对准确、在使用上较为简便的规范来指导实际的设计工作，我国规范只给出高层和高耸结构相应的风振系数计算公式，这就使得设计人员在输电高塔风振系数的取值上往往存在相当大的经验性和盲目性。

为了保证结构的安全，设计时往往考虑了较多的人为的增大因素，致使风振系数的取值数值较大，但缺乏科学依据。

因此有必要通过风洞试验来确定大跨越高塔的风荷载特性。

2塔线体系模型设计本文大跨越输电塔线体系风洞试验模型为气动弹性模型，主要研究结构体系的动力特性和风振响应%大跨越输电塔线体系在脉动风荷载作用下振动方程可一般性地表述［M］｛X｝+［C］｛X｝+［K］｛X｝=｛F（(t,x,x，x）｝（1）式中：［M］，［C］，［K］分别为体系的质量、阻尼、刚度矩阵；｛x｝，｛x｝，｛x｝分别为体系加速度、速度、位移响应向量；［M］｛X｝，［C］｛X｝和［K］｛X｝分别对应于体系惯性力、阻尼力以及弹性力；｛F（(t,x,x，x）｝为作用在体系上的水平荷载，包括气动力及由于结构运动而产生的自激力%对于实际结构体系，作用于其上的气动力与当地气候条件、地形地貌及其体型等因素有关，自激力则与结构体系在风作用下的运动有关。

运营维护技术Telecom Power Technology固定端Bate阻尼线防振捶连接金具振动台线夹张拉端力传感器平衡点P w =P c +P dP wlog(Y /D )P c +P d 2023年４月25日第40卷第８期·　２３７　·动频率的上限（65 Hz ）和下限（15 Hz ），初始防振装置的设计如图4所示。

固定端1.0 4.5 4.0 3.5 3.02.7 2.4 2.1 2.0 1.9 1.81.7 1.61.5FR-14NL 防振捶 FR-8NL 防振捶导线Bate阻尼线护线条剥1层线32.7单位： m图4　初始联合防振装置导线系统特性的计算方法与自阻尼特性的计算方法相似。

在计算导线自阻尼特性时，测试功率P t 由导线自身消耗，即 P t =P c =Φ( f ,Y )=10 β(Y /D )a（7）导线系统消耗的功率则为 P t =P c +P d =Φ( f ,Y )=10 β(Y /D )a（8）用上述方法可以得到导线系统特性。

传统防振设计中，通常在某档导线两端各安装一套联合防振（即Bate 阻尼线+防振锤）装置。

然而，由于湘江大跨越工程中使用的导线钢比较大，且为单导线，因此防振试验的难度大大增加，安装初始防振装置的导线频率响应如图5所示，与标准要求还有很大差距。

频率/Hz10255075100125150175200002040305060709080100弯曲应变/με图5　安装初始防振装置的导线系统频率响应为解决上述问题，将该2 000 m 档距平均分为2段，将2段作为独立的档距进行防振方案的设计。

根据图5中的频率响应测试结果，改变对应于导线20～ 55 Hz 频段的阻尼线的长度或直径，通过试验及其结果对防振装置逐步进行优化，最终得出防振装置如图6所示。

与以往不同，该工程在2 000 m 档距中使用了4套联合防振装置。

该档导线系统特性如图7所示，满足了标准要求。

基于滑动式TMD的大跨越输电塔风振控制的开题报告一、选题背景输电塔是电力系统的重要组成部分，其建设关系到电网的可靠性、运行稳定性和经济性等方面。

随着电网规模的不断扩大，输电塔的跨越也在不断增加，如特高压输电线路、大跨越输电线路等。

这些大跨越输电塔受风荷载的影响较大，容易发生颤振现象，导致塔架破坏和线路中断等严重后果，因此对其进行风振控制显得尤为重要。

传统的风振控制方法主要有增加结构刚度、减小结构质量、增加防风支撑等。

但是这些方法存在一定的限制和不足，如增加结构刚度会增加材料等成本；减小结构质量、增加防风支撑等可能会降低塔架的稳定性。

因此，研发一种基于滑动式TMD（摆动质量阻尼器）的大跨越输电塔风振控制方法具有重要的理论和实际意义。

二、研究目的和意义本研究旨在探讨基于滑动式TMD的大跨越输电塔风振控制方法，具体目的和意义如下：1、研究滑动式TMD的基本原理和控制特性，深入了解其控制效果和适用性；2、通过建立大跨越输电塔的结构模型和风荷载模型，分析其风振响应特性；3、提出一种基于滑动式TMD的风振控制方案，探讨其控制效果和适用性；4、进行仿真实验和现场试验，验证所提出的控制方案的有效性和可靠性；5、为大跨越输电塔的风振控制提供理论支持和实践经验，促进输电塔的安全稳定运行。

三、研究内容和方法1、研究滑动式TMD的基本原理和控制特性，分析其控制效果和适用性；2、建立大跨越输电塔的结构模型和风荷载模型，通过数值模拟分析其风振响应特性；3、提出一种基于滑动式TMD的风振控制方案，进行仿真实验和数值模拟分析，探讨其控制效果和适用性；4、搭建现场试验平台，进行实验测试，验证所提出的控制方案的有效性和可靠性；5、总结实验数据，分析控制效果，发表论文并形成结论。

四、预期成果1、深入了解滑动式TMD的基本原理和控制特性，掌握其在大跨越输电塔风振控制中的应用；2、建立大跨越输电塔的结构模型和风荷载模型，研究其风振响应特性；3、提出一种基于滑动式TMD的风振控制方案，进行仿真实验和现场试验，验证其控制效果和可靠性；4、发表论文并在相关领域产生广泛影响；5、为大跨越输电塔的风振控制提供理论支持和实践经验。

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及动力失稳分析于佳宝;卓越;张佳毅;郑翀;曹枚根【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2024(51)1【摘要】跨海输电塔线体系具有铁塔高、跨度大、风速大、恢复困难等特点,是岛屿电网的关键薄弱位置,尤其受台风等灾害天气影响严重,为进一步认识跨海输电塔线体系的风振响应特点和强风作用下的铁塔风致失稳特征,以温州洞头某线路典型跨海段(耐—直—直—耐)线路为研究对象,采用ABAQUS软件建立该跨海段两塔三线有限元分析模型。

首先分析导线、裸塔及塔线体系的动力特性参数,然后开展不同风向角下的风振响应分析及位移风振系数计算,最后,采用增量动力分析方法(incrementaldynamicanalysis,IDA)模拟强风作用下考虑塔线耦合效应的铁塔非线性倒塌过程。

研究表明:大跨越导线、地线对输电塔在不同风向角下的风振响应影响存在差异,0°风向角下,大跨越导线、地线增大体系的阻尼,降低风振响应;90°风向角下,大跨越导线、地线在横向风作用下产生较大面外位移,增大塔线体系的风振响应;强风作用下,输电塔斜材相较于主材更容易发生动力失稳,引起结构内力重分布,使得塔身中上部受力集中,最终导致输电塔发生渐进式倒塌。

【总页数】11页(P1-10)【作者】于佳宝;卓越;张佳毅;郑翀;曹枚根【作者单位】北方工业大学;四川电力设计咨询有限责任公司;国网浙江省电力有限公司温州供电公司【正文语种】中文【中图分类】TM753【相关文献】1.大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制2.大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数分析3.大跨越输电塔线体系动力特性及风振响应4.海岛大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数5.海岛输电塔线体系风振响应及易损性分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Vol.A ’No.Jirn.2021第44卷第3期2021年6月武汉科技大学学报Journal of Wuhan University of Science and Technology DOI ：10.3969/j.issn.1674-3644.2021.03.01 11000 kV 特高压大跨越输电塔调谐质量阻尼器减振效果分析陈政清」，王 茁」，牛华伟」，张宏杰2(.湖南大学风工程试验研究中心，湖南长沙,4 10082 ；.中国电力科学研究院有限公司，北京，100 92)摘要：本文结合有限元模拟和风洞试验方法，研究了大跨越输电塔这一类高耸结构在有、无调谐质量阻尼器(TMD)时的风振响应.结果表明，当阻尼器占主结构质量比为2%时，对结构在横线和顺线方向的第一阶弯曲振动控制较好，放置TMD 可增大结构的阻尼比，提高输电塔振动响应中的加速度均方根及位移均方根减振率，有利于输电塔结构整体的振动控制.关键词：大跨越输电塔；调谐质量阻尼器；有限元模拟；风洞试验；风振响应；振动控制；减振效果中图分类号:TU393.2文献标志码：A 文章编号：1674-3644(2021)03-0233-08高压输电线路是电力系统的重要组成部分, 其运行状态直接关系到电能输送及供给的持续、稳定与安全［1］。

输电线路上的大跨越输电塔属于 高耸结构，具有塔体高、结构柔、荷载重、自振周期 长等特点，对风荷载作用尤其敏感。

在我国，输电 塔风致破坏事故时常发生，对人民生命财产安全构成了巨大威胁，因此，必须针对输电塔的动力特性、风振响应以及振动控制开展系统研究以确保 其结构的安全与稳固。

自上世纪90年代以来，借助调谐质量阻尼器(TMD)提高输电塔抗风减振 效果的相关研究层出不穷⑵，高翔等［3］运用数值 模拟并基于风雨荷载的组合原理，对输电塔放置TMD 前后的风振响应进行了动力时程分析，验证了该阻尼装置减振的有效性。

Tian 等［4］进行 了大跨越输电塔TMD 减振效果的参数化研究, 通过数值计算分析了 0°、90。

山区大高差输电塔线体系风振响应及纵向不平衡张力研究
随着电力行业的不断发展，山区输电线路建设成为我国电网发展的重要任务之一。

然而，山区地形复杂，地势起伏，导致山区输电线路存在大高差的情况，这给输电塔线体系的风振响应和纵向不平衡张力带来了挑战。

首先，我们需要了解山区输电塔线体系的风振响应。

山区地形的起伏使得输电塔线体系受到风力的作用不均匀，不同位置的输电塔线体系所受到的风力大小和方向也会不同。

这就导致了输电塔线体系的风振响应不一致。

风振响应是指输电塔线体系在受到风力作用下产生的振动现象。

这种振动会给输电塔线体系带来一系列的问题，如振动幅值过大、振动频率与结构固有频率接近等。

因此，对山区大高差输电塔线体系的风振响应进行研究，对于确保输电线路的稳定运行至关重要。

其次，我们需要研究山区输电塔线体系的纵向不平衡张力。

纵向不平衡张力是指输电塔线体系在受到风力作用下，不同塔位所受到的张力大小不一致。

山区地形的起伏以及输电线路的曲线走向，使得输电塔线体系的纵向张力存在不平衡的情况。

这种纵向不平衡张力会对输电塔线体系的结构稳定性产生影响，甚至可能导致输电线路的断裂。

因此，研究山区大高差输电塔线体系的纵向不平衡张力，对于保证输电线路的安全运行具有重要意义。

综上所述，在山区大高差输电塔线体系中，风振响应和纵向不平衡张力是两个重要的研究方向。

通过对这两个问题的研究，可以为山区输电线路的设计和运行提供科学依据。

同时，也可以为提高输电线路的安全性和可靠性做出贡献。

因此，进一步深入研究山区大高差输电塔线体系的风振响应和纵向不平衡张力，具有重要的理论和实际意义。

大跨空间结构风振响应及其计算与试验方法大跨空间结构的风振响应是一项重要的研究课题，在建筑工程中具有广泛的应用。

本文将从以下几个方面介绍大跨空间结构的风振响应及其计算与试验方法。

一、大跨空间结构的风振响应。

大跨空间结构的风振响应主要由结构的自振、空气动力效应、非线性效应等多个因素综合影响而决定。

其中，自振是指结构本身的固有振动形式，一般来说，自振频率越低，结构越容易受到风振的影响。

空气动力效应是指空气对结构的作用力，包括气动质量、气动阻尼和气动弹性等效应。

非线性效应是指结构在受到较大风荷载作用下发生的非线性变形，可能导致结构出现非线性现象。

二、大跨空间结构风振响应计算方法。

目前，大跨空间结构的风振响应计算方法主要分为理论计算方法和数值计算方法两种。

1.理论计算方法。

理论计算方法包括自振理论、气动力学理论和结构力学理论等。

其中，自振理论是指利用结构的固有振动形式计算结构受到风力作用时的响应，常用的有单自由度系统理论和多自由度系统理论。

气动力学理论是指利用空气流场理论计算结构所受到的气动载荷和空气动力效应等，常用的包括雷诺平均Navier-Stokes方程模拟、计算流体动力学模拟等。

结构力学理论是指利用结构力学理论计算结构在受到风力作用时的振动响应，常用的包括有限元法、边界元法等。

2.数值计算方法。

数值计算方法是在计算机上对结构进行数值模拟，主要包括有限元方法、边界元方法、网格方法等。

三、大跨空间结构的风振响应试验方法。

大跨空间结构的风振响应试验方法是通过对建筑物在实际风场中的振动响应进行测试和分析，以验证计算结果的正确性和可靠性。

常用的大跨空间结构风振响应试验方法包括地震台振动试验和风洞试验等。

地震台振动试验是在地面上搭建实验平台，通过将振动台震动来模拟风作用下的结构振动响应。

风洞试验是指将建筑物的物理模型放置在风洞中进行试验，通过风洞中的风场来模拟实际风场，以测量结构在风作用下的响应。

此外，近年来还出现了一种新的非接触式动态测量技术，即激光测振技术，它能够实时监测大跨空间结构在风作用下的振动响应情况。

高压大跨越输电线路防振设计系统研究摘要：超高压大跨越输电线路一般工作的环境较为恶劣，受到常年气候因素的影响，振动的产生就颇为常见。

一旦超高压输电线路产生振动，将会影响超高压输电线路的安全使用及运行，所以做好防振工作及技术措施的使用就显的至关重要。

本文将结合笔者工作经验，首先对高压大跨越输电线路振动原因进行了分析，随后提出了高压大跨越输电线路防振措施，以供参考。

关键词：高压输电线；线路振动；防振措施高压大跨越输电线路的导线、避雷线由于风力等因素的作用而引起周期性振荡，称为导线的振动。

导线振动有多种类型，如由于微风的作用产生的微风振动；分裂导线上产生的次档距振动；在风力和覆冰条件下产生的舞动；在短路电流作用下产生的振动；在电压和雨的作用下产生的电晕振动等。

导线的振动对不仅对于导线有破坏的危险，同时能引起金具甚至塔身的破坏，严重这甚至会造成大面积停电事故，因此必须采取有效措施进行防范。

一、高压大跨越输电线路振动类型及产生的原因1.1微风振动受到微风影响超高压输电线路会产生较为普遍的振动现象。

如果吹过导线的微风是水平均匀的，那么在导线的背风部位就会形成一种漩涡气流，在脉冲力的影响下，这个漩涡将能量不断的传递给导线，导致导线在这种作用力的影响下上下的浮动。

如果漩涡气流的脉冲频率恰恰与导线自身的振动频率一致，那么就会产生谐振，产生较大的振动影响。

诱使导线发生微风振动的风速一般在0.5―8m/s。

涡流脉冲力与导线周围的风速有关，风速较小脉冲力较弱，传递的能量就低，由于无法克服导线的自阻，导致导线产生振动；如果等速过大，那么吹过导线的气流在上层就相对均匀，就不会产生振动。

风向与线路的水平夹角与微风振动有很大关系，通常在夹角为40度-90度时，微风振动最易发生。

所以说在不叫空旷的位置安装或者悬挂导线，会使其受到微风的影响较大。

1.2导线舞动导线舞动在空气动力学方面也是一个复杂的问题。

不仅因不对称覆冰的分裂导线上，在开阔地带容易发生舞动现象。

大跨空间结构风振响应及其计算与试验方法大跨空间结构风振响应是指当大跨度的建筑或结构面对风荷载时，由于风压和风速的变化，结构发生的振动现象。

由于大跨空间结构的特殊性，其风振问题一直是结构设计中的关键问题之一、本文将介绍大跨空间结构风振响应的计算与试验方法。

大跨空间结构的风振问题主要表现为以下几个方面：首先是结构的自振动，即结构在固有频率下的振动，这种振动一般会导致结构的破坏。

其次是梁和柱的流固耦合振动，即当结构受到风荷载时，结构的振动会使周围的空气流动，而流动的空气会影响结构的振动。

最后是涡激振动，即由于风流经过结构的边缘和角部产生涡激振动，这种振动一般会导致结构的疲劳破坏。

为了准确计算大跨空间结构的风振响应，通常使用有限元分析方法。

该方法将结构离散为许多小的单元，在每个单元上计算其振动方程，然后通过计算每个单元的振幅和相位来求得整个结构的振动响应。

在进行有限元分析时，需要根据结构和流体的特性选择适当的模型和材料参数。

另外，为了验证计算结果的准确性和可靠性，通常进行风洞试验。

风洞试验通过在减小尺度的模型上模拟大气流动，观察模型的响应，从而得到实际结构在实际工况下的响应。

风洞试验通常包括三个步骤：首先是选择合适的试验模型和测量仪器，其次是进行模型的预处理和准备工作，最后是进行试验和数据处理。

通过对模型的响应进行分析和比较，可以评估结构的风振响应并优化结构设计。

总之，大跨空间结构的风振响应是结构设计中一个重要的问题。

通过使用有限元分析和风洞试验方法，可以准确计算和验证结构的风振响应，从而提供可靠的结构设计依据。