输电塔及其塔线耦合体系的模态分析研究
高压输电线路塔线体系动力学分析
高压输电线路塔线体系动力学分析发布时间：2021-09-16T06:23:38.210Z 来源：《工程管理前沿》2021年第14期作者：谢鑫[导读] 输电线路是由一定刚度的桁架结构的输电铁塔和可以看成悬链结构的导地线组成，谢鑫清远市电创电力工程安装有限公司广东省清远市 511500摘要：输电线路是由一定刚度的桁架结构的输电铁塔和可以看成悬链结构的导地线组成，在动态荷载作用下，铁塔结构和导线的震动会产生较大的位移和应力变化。
由于塔线体系是在空间上复杂的耦合体系，在动载作用下的动力响应表现为明显的随机性和几何非线性特征。
应用ANSYS对超高压铁塔进行建模，认为杆件的偏心和螺栓等附件质量对结构存在影响，分别采用角钢朝向定位和质量增大的方法抵消误差，结果更为准确。
应用仿真软件对同塔双回特高压进行建模，并对三维建模的方法进行讨论。
在高压铁塔结构中加入了拉索结构模拟导线，并将铁塔进行分段研究的一种建模方法。
对高压铁塔各个部件进行了简化，得到了三维模型，研究了各个方向和不同的铁塔形式的地震下杆塔稳定情况。
关键词：塔线体系;导线找形;模态分析;动力特性引言特高压输电线路大部分经过非居民区的丘陵和丛林地带，在结构上具有杆塔高和导线截面大的特点，根据风速在地形和高度上的变化规律，其受到的风荷载将大于高压线路所受风荷载，导致塔线体系风振响应变大，导致高空作业人员的身体和心理的压力增大，一定程度上增加了高塔作业人员的高空坠落的风险。
因此，针对登塔作业应用场景的特高压输电线路塔线体系，获得风工况下的风致振动特性，评估其对登塔作业人员的影响，对确保作业和人员安全，构筑本质安全的高空作业具有重要意义。
针对结构振动对人的影响方面国内外学者侧重于建筑物和交通工具等的研究。
建立了 14 自由度“人-铺-车辆”振动系统空间垂向耦合动力学模型,研究了在轨道随机不平顺激励下的卧姿人体垂直振动响应。
建立带有三维实体韧带的 L2-L3 节段多孔弹性人体腰椎有限元模型，观测车辆正常行驶所引起的不同振动频率对腰椎力学性能的影响。
大跨越输电塔塔线耦联体系动力特性分析
作 状 态进 行 模 态分析 。 用 Ｂ ａ ｌ ８单 元模 拟 输 电塔 自身杆件 ， Ｌｎ ｌ０单 元模 拟 导 线 ｅｍ ８ 用 ｉｋ ８ 和 绝缘 子 ， Ｐａ ｅ ２单元 建 立 自定 义 杆 件 截 面 ， Ｍａｓ １单 元 模 拟 附加 质 量 。 建 立塔 用 ｌｎ ８ 用 ｓ２
文献标 志码 ： Ａ 中 图分 类号 ：Ｕ １ ． Ｔ ３ １３
Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｎａ ｉ ａ ｕ ｅ ｆＬｏ ｐ ｎ Ｔ ａ ｓ ｓ ｉｎ Ｌｉ ｅ Ｓ ｓｅ ａｙ ｉ ｎ Ｄｙ ｍ ｃ Ｆｅ ｔ ｒ ｓ ｏ ｎｇ Ｓ ａ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｎ ｙ ｔｍ ＤＥＮＧ ｎ ， Ｂｉ ｇ ＴＡＮＧ Ｙｕａ ｌｎ ｎ—ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔａ ａｙ ｉ ｏｔ ａ ｅ ＡＮＳ Ｓ ９ ０ ｉ ｕ ｅ ｏ ｍａ ｅｍｏ ｅ ｎ ｌ ｓｓｆｒｗｉ ｌ ｓ ｎ ｏ ｋ ｎ ｔ ｔ ｆ ｓ ｒ ｃ ｈ ｎ ｔ ｅｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓｓ ｆ ｒ ｉ ｅ ｗ Ｙ ． ｓ ｓ ｄ ｔ ｋ ｄ ｌ ａｙ ｉ ｏ ｒ ｅ ｓａ ｄ ｗ ｒ ｉ ｇ ｓａｅ ｏ ａ ｅ
ｓｍｕ ａｅ ｌａ ｎ ｉ ｌｃｒｃ Ｔｈｅ Ｐｌｎｅ ｉ Ｓ ｕ ｅ ｏ ｅ ｔｂｌｓ ｅ — ｅ ｉ ｄ ｂａ ｅ ｔｏ Ｔｈｅ Ｍ ａ ｓ ｕ ｔｉ ｓ ｄ ｔ ｉ ｌ ｔ ｉ ｌ ｔ ｅ ｄ ａ ｄ ｄ ｅｅ ｔ ． ｉ ａ ８２ ｕｎ ｔｉ ｓ ｄ ｔ ｓａ ｉｈ ｕｓ ｒｄ ｆｎｅ ｒｓ ｃ ｉｎ． ｓ２ｌ ｎｉ Ｓ ｕ ｅ ｏ ｓｍｕ ａｅ ａ ｄ ｔｖ ｓ ． ｄ ｉｉ ｅ ｍａ ｓ Ｔｈｅ ｔａ ｍｉｓｏ ｉ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｓａ ｉｈ ｄ ａ ｔｅ ｄｆｅ ｅ ｅ ｔ ｅ ｔ ｙｎ ｍｉ ａｕ ｅ ｎ ｓｎｇｅ ｏ ｒ ａｅ ｒ ｎｓ ｓ ｉｎ ｌｎ ｙ ｔｍ Ｓｅ ｔｂｌｓ ｅ ｎｄ ｈ ｉｆｒ ｎｃ ｓｂｅｗｅ ｎ ｉｓ ｄ ａ ｃ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｉ ｌ ｔｗｅ ｒ ｃ ｍｐａ ｅ Ａｓｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｆｓ ａ ｔ ｈ ｎｇｎｇ ｔｅ ｓ ｏ ｈｅ ｆｅ ｕｅ ｃ ｆｃ ｏ ｓｎｇ ｔｗｅ ｓ ａ ｅ ｒ ｓ ａｃ ｄ．Ｆ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ｔ ｏ ｒ ｄ． ｈ ｈａ ｇ ｓｏ ｐ ｎ，ｈｅ ｃ ａ ｉ ｒ ｎｄ ｆｔ ｒ ｑ ｎ ｙ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｒ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈａ ｌｒ ｅ ｄｆｅ ｅ ｅ ｘ ｓ ｔ ｅ ｉ ｌ ｏ ａ ｇ ｉ ｒ ｎｃ ｓ ｅ ｉｔｂｅｗｅ ｎ ｓｎｇｅ ｔｗｅｒａ ｄ ｒ ｎｓ ｓ ｉｎ ｌｎｅｓ ｔｍ ， ｎｄ ｔ ｒ ｉ ｔｔ ｆｔ ｉ ｙ ｔｍ ｈｏ ｌ ｅ ｃ ｎｓｄ ｒ ｄ ｎ ｔａ ｍｉｓｏ ｉ ｙｓｅ ａ ｈｅｗｏ ｋｎｇｓａ ｅｏ ｈ ｓｓ ｓｅ ｓ ｕ ｄ ｂ ｏ ｉ ｅ ｅ Ｍｒｓ ｉｎ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｗｏ ｋ． ｃｅ ｃ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｒ Ｋｅ ｙｗｏｒ ｔａ ｍ ｉｓｏ ｏ ｒ；ｒ ｎ ｍ ｉｓｏｎ ｌｎ ｙ ｔ ｍ ； ｄｓ ｒ ｎｓ ｓ ｉｎ ｔｗｅ ｔａ ｓ ｓ ｉ ｉｅ ｓ ｓｅ ＡＮＳ ＹＳ； ｎａ ｃ ｆ ａ ｕ ｅ ； ｄ ｌａ ａ ｙ ｉ ｄｙ ｍｉ ｅ ｔ ｒ ｓ ｍｏ ｅ ｎ ｌ ｓｓ
大风作用下输电铁塔受力计算及模态分析
大风作用下输电铁塔受力计算及模态分析摘要:本文在已知工况的情况下，自主进行特高压输电杆塔整体建模以及详细计算外部荷载，并在建立模型的基础上，通过赋材、施加外部荷载和约束等操作对输电杆塔进行静力求解、模态分析与地震谱分析。
在静力求解中，着重对杆塔中的地线支架以及其他部位的危险杆件进行强度校核；在模态分析中，通过读取各阶频率对应的振型，简单剖析杆塔的振型规律，以发现在杆塔建模中存在的问题并加以改进；在地震谱分析中，在合并模态的前提下，主要提取杆塔的前几阶有效频率，并简单分析其振型。
另外，通过利用两种不同的设计规范对同一杆件的不同材料分别进行强度校核，简单分析材料的选取对杆件强度的影响。
关键词：特高压输电杆塔静力求解模态分析1 引言输电塔是一种柔度较大的高耸结构，一般为较高的格构式钢析架塔，作为重要生命线工程的电力设施，输电塔的破坏会导致供电系统的瘫痪，造成严重的后果。
然而输电塔受风载破坏发生倒塔等事故屡有发生。
因此,确保风荷载、振动荷载作用下输电线路的正常工作,己成为电力工程与输电工程一个重要的研究课题。
本文对铁塔在平均风载荷下的受力情况进行分析计算，通过分析计算输电塔在平均风荷载下的位移和受力以及形变情况，对输电塔受风力作用的承载能力进行一定的分析和了解。
2 研究对象及对应荷载计算2.1 研究对象及对应工况本文对5C-ZJ1铁塔进行载荷计算，建模，使用 ansys 软件进行内力分析，模态分析以及动载分析。
该类型杆塔的设计条件、使用条件及杆塔单线图可以通过铁塔设计手册查询。
2.2 荷载计算计算设计工况下的输电塔受力荷载，除了考虑塔身角钢所受的风荷载，还需要考虑导地线、金具自重以及所受风荷载对塔身所施加的力。
计算出各部分受力后，将其加载到仿真模型的各个节点上。
其中，按着计算风荷载公式计算各节点受力情况。
（2-1）3 杆塔仿真模型的建立3.1 有限元建模思想本文采用桁梁混合模型对500KV超高压输电角钢塔500ZJ1进行有限元建模。
大跨越输电塔-线体系的平面内塔-线耦合效应与TMD减震控制研究
路 的 破坏情 况 ， 害分析 表 明 ， 震 目前 对 输 电 线 路 动 力
由于 大跨 越输 电塔 具有轻 质 、 高柔 的特点 ， 对其
特 性 和 防 震减 灾 能 力 的认 识 仍 存 在 不 足［ ， 重 要 ３对 ］ 输 电线路 动力 特性 和抗震 能力 的研 究有 待 加强 。作
１ 概 述
近 年来 ， 人类 生产 生 活用 电需求 不 断增 加 ， 使 促 输 配 电技术 高速 发展 ， 跨越输 电塔一 大 线体 系的数 量
日益增 加 ， 式 也 日新 月异 。 般而 言 ， 形 一 跨距 １０ ０ｍ ０
关 规 范均 没 有给 出考 虑导 、 线 影 响 的输 电塔 抗 震 地
进 行 振动控 制 有较好 效果 。而 Ｔ ＭＤ装置 构造 简单 ，
机 理 明 确 ， 适 合 于 输 电塔 的振 动控 制 ， 很 目前 ， 针对
为 输 电线路 的瓶颈 ， 大跨 越输 电塔一 体 系 的特 殊动 线
力 特性 和抗 震 能力 的研究 更是 迫 在眉 睫 。 对 于一 般 的输 电塔一 线体 系 ， 导线 的质 量与 塔架 的质 量 相 比较 小 ， 动力 计 算 有 时 可 以忽 略 导 线 的影 响 。 大跨 越输 电塔 一 但 线体 系较 一 般输 电线 路有 更大
Ｔａｂ．１ Ｅａ ｔ ｑｕａ ｄａ ａ ｏ ｒ ｓ ｉ ｓ ｏｎ ｉ ｅ ｄｕ ｉ ｒｈ ｋｅ ｍ ｇｅ ｆ ｔ ａｎ ｍ ｓ ｉ ｌ ｎ ｓ ｒ ｎｇ
以上 ， 线塔 塔 高 １ ０ｍ 以上 ， 通航 要 求 ， 特 殊 直 ０ 有 需
输电线路塔式结构的可靠性分析研究
输电线路塔式结构的可靠性分析研究经济和社会的发展需要大规模的电力输送，而输电线路是电力传输的重要组成部分。
输电线路的可靠性是确保电力供应稳定和连续的关键因素之一，而输电线路塔式结构作为线路的支撑体系，在保证可靠性方面起着重要作用。
本文将对输电线路塔式结构的可靠性进行分析研究，探讨其影响因素和改进措施。
输电线路塔式结构的可靠性是指在一定时间范围内，线路塔结构在正常工作负荷下不发生破坏，并能够正常运行的能力。
影响输电线路塔式结构可靠性的主要因素有塔身材料、设计强度、外部环境因素以及运维管理等。
首先，塔身材料是影响输电线路塔式结构可靠性的重要因素之一。
传统的输电线路塔身多采用钢材，但随着技术的进步和新材料的应用，现代输电线路塔身材料多样化，如混凝土、铝合金等。
材料的选择直接影响到输电线路塔身的抗风荷载能力、耐腐蚀性能和使用寿命等方面。
因此，在设计和施工中需充分考虑材料的特性和寿命，确保塔身能够承受各种外部负荷并保持长期稳定运行。
其次，设计强度是塔式结构可靠性的关键因素之一。
在设计输电线路塔身时，需要充分考虑到外部环境的影响，如风速、地震等，以及承受的负荷情况，如电线张力、垂直荷载等。
合理的设计强度能够有效地保证输电线路塔身在各种负荷情况下不发生破坏，确保线路的可靠运行。
此外，外部环境因素也是影响输电线路塔式结构可靠性的重要因素之一。
风速是影响输电线路塔身的重要外部环境因素，特别是对于高海拔地区和风能丰富地区的输电线路塔身更为重要。
在塔身设计中，需要考虑不同地区的风速标准，并采取相应的措施来增强塔身的抗风能力。
此外，地震、雷击等自然灾害也需要考虑在内，以确保输电线路塔身在恶劣的环境条件下能够保持稳定运行。
最后，运维管理是保证输电线路塔式结构可靠性的重要手段。
定期的巡检、维护和检修能够及时发现和解决线路塔身存在的问题，确保其在正常负荷下不发生故障。
此外，科学合理的运维管理也能够延长输电线路塔身的使用寿命，提高可靠性。
高压输电线路塔线体系动力学分析
高压输电线路塔线体系动力学分析发布时间：2021-11-10T03:14:58.994Z 来源：《河南电力》2021年7期作者：孙振宇[导读] 现如今，我国经济在迅猛发展，社会在不断进步，为分析输电线路塔线耦合体系动力学特性，应用ANSYS建立ZM1猫头塔“耐直直耐”三维有限元模型。
采用迭代法进行导地线找形，研究预应力下塔线体系模态和振型。
结果表明：有限元模拟的导地线弧垂与理论计算基本一致，能够准确进行线路找形；塔线体系在低阶表现为导地线先行正弦振动，同振型频率集中，高阶表现为杆塔振动，伴随导地线振动，振型组合呈现多样性。
研究结果对进一步研究塔线体系下风荷载、地震等动态特性具有指导意义。
孙振宇（中国电建集团吉林省电力勘测设计院有限公司吉林长春 130022）摘要：现如今，我国经济在迅猛发展，社会在不断进步，为分析输电线路塔线耦合体系动力学特性，应用ANSYS建立ZM1猫头塔“耐直直耐”三维有限元模型。
采用迭代法进行导地线找形，研究预应力下塔线体系模态和振型。
结果表明：有限元模拟的导地线弧垂与理论计算基本一致，能够准确进行线路找形；塔线体系在低阶表现为导地线先行正弦振动，同振型频率集中，高阶表现为杆塔振动，伴随导地线振动，振型组合呈现多样性。
研究结果对进一步研究塔线体系下风荷载、地震等动态特性具有指导意义。
关键词：塔线体系；导线找形；模态分析；动力特性引言特高压是中国远距离大容量电力输送网的骨架，其安全运行对确保电网和能源安全具有重要意义。
登塔巡视或检修作业是确保线路安全运行的重要技术手段，而登高作业过程中的触电、振动以及大风等因素可能导致作业人员失手而发生高空坠落。
GB26859—2011《电力安全工作规程-电力线路部分》以及电网公司安全作业规程中均对高空作业的风速给出了相应的规定要求，然而风速的测量高度以及适用的高度都没有给出明确的要求。
随着电压等级的提升，输电线路杆塔的高度明显增大且导线分裂数和截面都增大，部分大跨越塔高达到了300多米。
塔线耦合作用对输电塔线风致响应的研究
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｔｏｗｅｒ ｌｉｎｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇꎻｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ ｌｉｎｅꎻｗｉｎｄ￣ｉｎｄｕｃｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅꎻｗｉｎｄ ｌｏａｄ
１ 引言
２ 风致响应的数值计算方式
由于输电铁塔具有横向结构的特征ꎬ因此当其
重要意义ꎮ
参考文献
[１] 刘孟龙ꎬ吕洪坤ꎬ罗坤ꎬ等. 真实山地地形条件下输电塔线体系
风致响应数值模拟[ Ｊ] . 振动与冲击ꎬ２０２０ꎬ３９(２４) :２３２ － ２３９.
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性及对登塔人员影响分析[ Ｊ / ＯＬ] . 高压电器:１ － １１. [ ２０２１ － ０３ －
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｈａｖｅ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔꎬｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ ｌｉｎｅ ｒｅｃｅｉｖｅｓ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｌｏａｄꎬｔｈｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ
ｍａｙ ｈａｖｅ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ ｌｉｎｅ. Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓꎬｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ
不利风向角为 ３０°ꎬ且此时 １５° 的主材轴力大于 ４５°
的主材轴力ꎮ 由此可得ꎬ塔线耦合作用会对输电塔
线体系的风致响应产生影响ꎬ使主材轴力的最不利
溶解气体分析和判断导则[ Ｓ] . 北京:中国电力科学研究院ꎬ２００１.
[１１] 国家质量监督检验检疫总局. ＧＢ / Ｔ ７５９５—２０１７ 运行中变压
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｏｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｂｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎ￣
基于ANSYS的输电线路杆线体系模态分析
模 态及 固有频 率 。 分析结构 自重和导 线张力对 门型耐张杆塔 振型和频 率的影 响。得 出结构 自重和导 线张力对杆塔 振动特 性的
影 响较 小； 杆塔 前四 阶的振 型主要是 侧移 和 绕着 自身竖 向 中部 扭转 ， 变形和 振动 最 大处容 易 出现 在杆塔 的顶 端和 中间部 位 ： 杆塔 具有 同一频率 时应 多个不 同பைடு நூலகம் 态的特性 ， 会 对输 电线路 杆线耦合 体 系的受力和 变形产 生重要 影响
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的输电线路杆线体系模态分析
梁 庆 国 梁 世 容
摘要
彭家宁
边 美华
广西 南 宁 ５ ３ ０ ０ ２ ３ ）
（ 广 西电 网有 限责任 公 司电 力科 学研 究院
利用 Ａ Ｎ Ｓ ￣ Ｓ有限元 分析软件 建立输 电线路 三杆 两跨 有 限元仿真模型 ．研 究不 同工况下该体 系中门型 耐张杆塔 的
关键词 输 电 线路 Ａ Ｎ Ｓ ＹＳ 模 态 分析 自振 频 率
中图分类 号 ： Ｔ Ｍ７ ５
文献标识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ ２ — ９ ０ ６ ４ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ － ０ ２ ８ — ０ ２ 究可 为输 电线 路杆线 耦合 体系 舞动规 律 的分析 及输 电杆 塔 受力变形 特征 的研究提 供理论基础
对 试 验 输 电 导 线 进 行 了 数 值 模 拟 郭 勇 等 【 ３ ］ 以 频 域 简 化 分 析
（ ４ Ｊ ｌ － １ ５ 杆嵴有限面模搿 （ ｂ ） ｚ － １ ８ 十 １ 培肖限ｊ Ｂ 模型 Ｃ ｏ ） 特线体系裔限茏糖
图 １ 杆 塔 的有 限元 模 型
法为基 础 ， 研究 了塔线 体 系风振 响应 。 通 过理 论计 算与气 弹 模 型风洞试 验对 风振 控制效果 进行 了验证 。 周洪 刚等 建立 了大跨越输 电塔一 线体 系的数值 分析模型 ．研 究 了导线划 分
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分别 构建 了 Ｓ Ｄ Ｇ ４ ２终 端 塔 和 Ｚ Ｂ ３ ９直 线 塔 共 两 种 输 电铁 塔 模 型 ， 采用 Ｂ ｅ ａ ｍ１ ８ ８单 元 划 分 网 格形 成 刚架 模 型 ，
两 种 铁塔 的尺 寸见 图 １ 。
频率 ／ Ｈ ｚ
１． ８ ６ ７ ４ ２． ０１ ２ ３ ２． ７ ８ ６ ９
阶 次
６ ７ ８
频率 ／ Ｈｚ
６． ７１ ７１ ６． ８１ ０ ２ ７． １ ４１ ８
以图 １ （ ａ ） 为 参 考 建立 的 电压 等 级 为 ５ ０ ０ ｋ Ｖ的 Ｓ Ｄ Ｇ ４ ２ 终 端 塔 有 限 元 模 型 ，共 有 关 键 点 数 ８ ４ ２个 ， 节 点 数 ２ ９ ８ ３
偏小， 计 算 数值 很接 近 。
关键词 ： 输 电塔 塔 线耦 合 模 态分析
引 言
构 建 输 电导 线 所 建 立 了 Ｚ Ｂ ３ ３一 塔 两 线 有 限 元 模 型 ， 档 距 为 ４ ０ ０ ｍ， 输 电导线 型号 为 Ｌ Ｃ Ｊ 一 ３ ０ ０ ／ ５ ０， 地线型号为 Ｇ Ｊ － ５ ０，
支柱 ， 其 建 设 投资 占线路 总投 资 的 ４ ０ ％左 右 ［ １ 】 。 铁 塔 在各 种 动 态 外 载 荷 的作 用 下 更 易 发 生 振 动失 稳 ，这 是 倒 塔 事 故 发 生 的 主要 诱 因之 一 。 目前 ， 输 电线 路 设计 规 范 所考 虑 的载 荷 多 为 静力 载 荷 ， 或 是 等效 为静 力 载 荷 的动 力 载 荷 ， 这 样 大 大 简 化 了计 算 过 程 ， 但 其 缺点 也 是 显 而 易 见 的 ， 这 种 设 计 方 式 与 实 际情 况 有 一 定 差 距 ， 所 以， 研 究 输 电线 路 在 各 种 动力 载荷 工 况 作 用 下 的 动 态 响应 特性 ，具 有 重 要
图２ Ｚ Ｂ ３ ３一塔 两 线 有 限元 模 型
２ 输 电 铁 塔 的 模 态 分 析
分别对 Ｓ Ｄ Ｇ ４ ２终 端 塔 和 Ｚ Ｂ ３ ９直 线 塔 进 行 模 态 分 析 ，
二
Ｉ
灾
Ｖ Ｉ ∞× ７ ２ ６ ０ ０ ０
： 艾
采用 分 块 Ｌ ａ ｎ ｅ ｚ ｏ ｓ法 ， 提 取 铁塔 的前 １ ０阶模 态 ， 表 １和表 ２ 分别 是 Ｓ Ｄ Ｇ ４ ２终 端塔 和 Ｚ Ｂ ３ ９直 线 塔 的前 １ ０阶 固有 频率 。 从表 中可 以看 出 ，输 电铁 塔 的 固有频 率 与 塔 型尺 寸 有关 ， 整体 来 说 ， 其 第 一 自振 频 率 随铁塔 呼 称 高 的增大 而 减小 。
４
５
５． ６ ３ ４１
５． ８ ２ ３ ７
９
１ ０
７． ２１ ８ｌ
７． ２ ６ ３ ９
４
现 代 制 造技 术 与 装 备
２ ０ １ ３ 第１ 期总 第２ １ ２ 期
以 Ｓ Ｄ Ｇ ４ ２终 端 塔 为 例 ， 对 其 进 行模 态分 析 ， 通 过 对 两 种 塔 型 的前 １ ０阶振 型 图 对 比发 现 ， 铁 塔 的第 １ 、 ２阶振 型 均 表 现 为整 体 的 Ｘ向 和 ｚ向 的位 移 变化 ，三 种 塔 型 的整
个， 单元数 ４ ２ ８ ２个 。以 图 １（ ｂ ） 为参 考 建立 的电 压等 级 为 ５ ０ ０ ｋ Ｖ的 Ｚ Ｂ ３ ９酒 杯型 直 线 塔有 限元 模 型 ，共 有 关 键 点 数 ６ ２ ２个 ， 节点 数 １ ９ ６ ４个 ， 单元 数 ２ ６ ９ ８个 。利 用 悬 链线 方 程
近 年来 ， 随 着 电力 建 设 的 快 速 发 展 ， 电 力 设 备 发 展 迅
速 ， 输 电线 路 的 电压 等级 越 来 越 高 ， 档距越来越 大 ， 输 电
绝 缘 子 型号 为 Ｘ Ｐ 一 １ ６， 模 型见 图 ２ 。
铁 塔 的 高度 也 越 来 越 高 。输 电铁 塔 作 为 电力 传 输 系统 的
表 １ ＳＤ Ｇ４ ２塔 的 前 １ ０阶 固 有 频 率 阶 次
１
／ ／ Ｖ
频率 ／ Ｈｚ
２＿ ８１ ２ ０
阶 次
６
频率 ／ Ｈ ｚ
５． ６ ８ ２ ２
２
３ ４． ４１ ５ ４
７
８ ９
摘 要 ： 构建了 Ｓ ＤＧ ４ ２终 端塔 和 Ｚ Ｂ ３ ９直 线塔 的 两种 有 限 元模 型 ， 通过 模 态分 析 对 比 分析 其 振 型 。构 建 了 Ｚ Ｂ ３ ３一 塔 两 线 有 限元 模 型 ， 通 过 引入 质 量单 元 ｍａ ｓ ｓ ２ １和 构 建 输 电 线 两种 形 式 ， 考 虑 输 电 线和 输 电铁 塔 两者 的 耦 合 作 用 并分 析 其模 态 ， 发 现 以 质量 点 的 形式 考 虑 输 电线 对 输 电塔 的 模 态影 响 作 用 ， 计 算所 得 的铁 塔 自振 频 率
设 计 与 研 究
３
输 电塔 及 其 塔线 耦 合 体 系 的模 态分 析 研 究
孔 贝贝 张 都 清 白 雪 张 广 成 管延锦 ｚ
（ １ ． 山东 电力 集 团公 司 电力 科 学 研 究 院， 济南 ２ ５ ０ ０ ０ ２ ； ２ ． 山 东大 学 材 料 科 学 与工 程 学 院 济 南 ２ ５ ０ ０ ６ １ ）
５． ８ ４ ８１
５． ９ ８ ７ ９ ６． ０ ５ ２ ７
５
５． ６ ４ ３ ９
１ Ｏ
６． ２ ４ ４ ０
（ ａ）
（ ｂ）
表 ２ ＺＢ ３ ９塔 的 前 １ Ｏ阶 固有 频 率 阶次
１ ２ ３
图 １ Ｓ ＤＧ４ ２终 端 塔 （ ａ） 和Ｚ Ｂ ３ ９直 线塔 （ ｂ） 的 尺 寸 图