目錄四、滑輪鏟刮（除冰機(jī)器人具有可使空氣中的過(guò)冷卻水滴或過(guò)冷卻云粒產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)風(fēng)速，以便水滴與輸電線發(fā)生碰撞，被輸電線捕獲，一般風(fēng)速為我國(guó)典型的輸電線路覆冰形成過(guò)程：每年的冬季和初春季節(jié)，北方冷空氣與南方暖濕空氣交匯，形成靜止鋒。由于冷氣團(tuán)由北向南貼近地面插在暖濕氣團(tuán)下部，在靜止鋒影響范圍內(nèi)的大氣中出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，即從地面向上至靜止鋒線，溫度先是在影響，溫度反而升高至℃以上，再往上溫度又降至℃以下。在凍結(jié)高度以上，空氣中的水氣形成冰晶、雪花或過(guò)冷卻水滴而下降。在下降過(guò)程中穿過(guò)℃以上的暖濕氣團(tuán)時(shí)，過(guò)冷卻水滴溫度將升高，雪花和冰晶部分或完全融化；繼續(xù)下降時(shí)，又進(jìn)入℃以下的大氣層，此時(shí)一些直徑較大的過(guò)冷卻水滴可能會(huì)遇到塵埃，塵埃可作為凝結(jié)核，水滴就會(huì)變成冰粒落至地面。對(duì)于較小的過(guò)冷卻水滴，會(huì)以較慢的速度落至地面層，形成凍雨。這種過(guò)冷卻水滴很不穩(wěn)定，在風(fēng)的作用下運(yùn)動(dòng)，一旦與地面上較冷的物體如導(dǎo)線或桿塔發(fā)生碰撞，就會(huì)發(fā)生變形，水滴表面彎曲程度減小，表面張力也相應(yīng)減小，導(dǎo)線本身又可起到類似凝結(jié)核的作用，于是過(guò)冷卻水滴就會(huì)在導(dǎo)線表面凝結(jié)成雨凇覆冰或霧凇覆冰。圖1是輸電線路導(dǎo)線覆冰形成過(guò)程示意圖。圖1-1地形及環(huán)境因素。受海陸分布和山脈走勢(shì)影響，我國(guó)南嶺以南冬季較暖，秦嶺以北冬季較干，使得這些地區(qū)結(jié)冰概率很小。而南嶺到秦嶺之間冬季最低氣溫常降至℃以下，且水汽充沛，空氣濕度較大，較易形成覆冰，因此在南嶺到秦嶺之間構(gòu)成了一個(gè)成冰氣候帶。同時(shí)，覆冰受微地型、微氣候地區(qū)的影響也比較大，一般而言，在受風(fēng)條件比較好的突出地形，如山頂、埡口、風(fēng)道和迎風(fēng)坡，以及空氣水分較充足的江河、湖泊、水庫(kù)和云霧環(huán)繞的山腰、山頂?shù)忍幎际菢O易覆冰的地點(diǎn)。導(dǎo)線直徑是決定導(dǎo)線接觸過(guò)冷卻水滴的有效面積因素之一。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在其他條件相同的情況下，當(dāng)風(fēng)速在s以下時(shí)，對(duì)于m以下直徑的導(dǎo)線，較粗的導(dǎo)線覆冰量重于較細(xì)的導(dǎo)線；而當(dāng)風(fēng)速大于s挪威等國(guó)的有些學(xué)者認(rèn)為，導(dǎo)線覆冰量與其直徑無(wú)明顯的關(guān)系，只有當(dāng)空氣中的過(guò)冷卻水滴特別大（直徑超過(guò)）或風(fēng)速很高時(shí)，覆冰重量才隨導(dǎo)線直徑的增長(zhǎng)而顯著增大。海拔的因素。研究表明，輸電線路導(dǎo)線覆冰隨海拔變化而變化，就同一地區(qū)來(lái)說(shuō)，在同一地形及天氣形勢(shì)下，一般海拔越高，越易含量隨高度的增加而升高。風(fēng)速越大、水含量越高，單位時(shí)間內(nèi)向?qū)Ь€輸送的水滴越多，覆冰也越嚴(yán)重。霧凇有兩種，粒狀霧凇和晶狀霧凇。粒狀霧凇一般都在導(dǎo)線的迎風(fēng)面上生長(zhǎng)，其氣溫一般為～℃。在外形上具有無(wú)定形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可呈葉狀、扇形狀、針狀等。粒狀霧凇的密度為～c。晶狀霧凇一般是在有霧、無(wú)風(fēng)或微風(fēng)的天氣里，由霧滴蒸發(fā)而產(chǎn)生的過(guò)飽和水蒸氣升華直接凝結(jié)在物體上形成的，是一種呈毛茸茸的非常松脆的干燥冰。晶狀霧凇的密度比粒狀霧凇小得多，為～c。積雪。積雪是自然降雪粘附在導(dǎo)線上形成的，有干、濕雪之分：干雪密度小于c，粘附力很弱；濕雪又稱凍雪或雪凇，是凍結(jié)的雪片，在降落過(guò)程中，通過(guò)一段溫暖層后，雪片趨于潮濕、融化，然后凍結(jié)在物體上，冰體呈白色堆積狀，密度為～c。當(dāng)氣溫進(jìn)一步降低時(shí)，粘結(jié)在導(dǎo)線上的濕雪將變成堅(jiān)硬的冰凍體。垂直荷載增加。冰的重量將增加所有支持結(jié)構(gòu)和金具的垂直荷載。當(dāng)覆冰積累到一定體積和重量之后，導(dǎo)線的垂直荷載倍增，弧垂閘，燒傷甚至燒斷導(dǎo)線的事故。冰的重量將增加塔身和導(dǎo)地線掛點(diǎn)的垂直荷載，當(dāng)垂直荷載超過(guò)設(shè)計(jì)條件后可使鐵塔受損或壓垮鐵塔?？v向荷載增加。輸電線路不均勻覆冰、不均勻脫冰、風(fēng)或斷線等均會(huì)增加導(dǎo)地線的縱向荷載。不平衡張力引起導(dǎo)線在懸垂線夾內(nèi)滑導(dǎo)線振動(dòng)、舞動(dòng)。覆冰在導(dǎo)線表面的不同積聚形狀會(huì)引起導(dǎo)線對(duì)風(fēng)所引起的振動(dòng)的敏感性，產(chǎn)生振動(dòng)荷載。當(dāng)導(dǎo)線上凝聚霜凇時(shí)，比裸線時(shí)小，并且頻率下降可能低到防振裝置的有效運(yùn)行范圍以下。如果導(dǎo)線發(fā)生非均勻覆冰，從空氣動(dòng)力學(xué)分析會(huì)使導(dǎo)線處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，若風(fēng)速適當(dāng)，在風(fēng)力作用下發(fā)生舞動(dòng)，這是一種低頻、大幅度的振動(dòng)，其振動(dòng)頻率通常為～z，振幅為導(dǎo)線直徑的～倍。導(dǎo)線舞動(dòng)容易引起桿塔、導(dǎo)線、金具及部件的損壞，造成頻繁跳閘甚至停電事故。覆冰閃絡(luò)。覆冰閃絡(luò)是污閃的一種特殊形式，絕緣子在嚴(yán)重覆冰的情況下，大量傘形冰凌橋接，絕緣強(qiáng)度降低，泄漏距離縮短。融覆冰閃絡(luò)。閃絡(luò)過(guò)程中持續(xù)電弧燒傷絕緣子，引起絕緣子絕緣強(qiáng)度下降。年月～日，連續(xù)場(chǎng)凍雨襲擊了加拿大魁北克西南部電網(wǎng)，部分地區(qū)導(dǎo)線等效冰厚達(dá)到，最大達(dá)到。共有k的輸電線路受到影響，其中k輸電線路發(fā)生破壞，使得條k輸電線路倒塔基，各電壓等級(jí)線路倒塔（桿）累計(jì)多基。約0萬(wàn)人的電力供應(yīng)中斷，受災(zāi)人數(shù)超過(guò)加拿大人口總數(shù)的，冰災(zāi)造成人死亡，數(shù)千人受傷。事故造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)大世紀(jì)最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。年月日，冰風(fēng)暴席卷美國(guó)中西部，造成至少人死亡，給這些地區(qū)帶來(lái)更多的冰風(fēng)暴和大范圍的停電。在衣阿華州，冰的厚度為～；在俄克拉荷馬州，輸電線路導(dǎo)線覆冰厚度超過(guò)。在威斯康辛州和衣阿華州，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的學(xué)生無(wú)法上學(xué)，而在俄克拉荷馬州和堪薩斯市，幾乎所有人都待在家中。這些地區(qū)，由于冰雪造成的部分停電達(dá)數(shù)十天之久，造成了美國(guó)歷史上范圍最廣的停電事故，幾座主要城市的機(jī)場(chǎng)被迫取消數(shù)百個(gè)航班。（）年月青海冰災(zāi)。年月～日，青海省龍羊峽水電站k超高壓輸電線路在日月山口海拔～地段發(fā)生了嚴(yán)重覆冰事故，條k輸電線路共計(jì)倒塔基。龍羊峽水電站因此全廠停止發(fā)電天，直接經(jīng)濟(jì)損失多萬(wàn)元。這次覆冰事故是西寧地區(qū)罕見(jiàn)的嚴(yán)重雨凇覆冰造成的，覆冰厚度超過(guò)，而該線路設(shè)計(jì)抗冰厚度為。（）、、年湖北冰災(zāi)。年月，k葛雙Ⅱ回輸電線路在距荊門市k處、海拔約的山上出現(xiàn)了嚴(yán)重覆冰。造成～號(hào)基鐵塔倒塌，號(hào)塔局部變形，號(hào)左相線夾小號(hào)側(cè)和號(hào)左相線夾大號(hào)側(cè)，根子導(dǎo)線全被拉斷，號(hào)左相線夾大號(hào)側(cè)根子導(dǎo)線被拉斷，倒塌桿塔上絕緣子大部分受損、部分金具損壞。當(dāng)時(shí)氣溫約為℃，風(fēng)速為s，導(dǎo)線覆冰。年月日，k葛雙Ⅱ回輸電線路再次在年事故地段發(fā)生覆冰倒塔事故。號(hào)拉貓塔頭向小號(hào)側(cè)彎折，、號(hào)拉貓塔向小號(hào)側(cè)倒塌，號(hào)塔上部中相橫擔(dān)瓷絕緣子串受拉脫落并滾落到大號(hào)側(cè)山谷中；號(hào)塔中相大號(hào)側(cè)鄰近線夾處，地線拉斷并抽出線夾；號(hào)塔大號(hào)側(cè)右地線斷落至山谷中。當(dāng)時(shí)最低氣溫為℃，伴有凍雨，風(fēng)向北偏西，最大風(fēng)速s。圖1-2圖1-3年月～面積跳閘等一系列事故，嚴(yán)重危及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，此次大面積、長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的冰凍災(zāi)害導(dǎo)致華中k電網(wǎng)跳閘條9次、倒塔條基。其中，湖南k輸電線路倒塔基、變形基，k骨干網(wǎng)架長(zhǎng)時(shí)中斷，并與華中電網(wǎng)短時(shí)解列，五強(qiáng)溪、鳳灘、柘溪、凌津?yàn)┑裙歉伤姀S的送出受阻，湖北k輸電線路倒塔基（見(jiàn)圖）、地線支架屈服變形基，造成了嚴(yán)重?fù)p失。圖1-4（）年月華中地區(qū)冰災(zāi)。從年月日至月底，我國(guó)先后出現(xiàn)次大范圍的雨雪冰凍天氣過(guò)程。此次冰災(zāi)影響了貴州、湖南、湖北、江西、安徽、河南、廣西、江蘇、浙江、陜西、甘肅、青海、四川、西藏、山西、上海?。ㄊ校?。這場(chǎng)范圍廣、強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的冰凍雨雪天氣，給湖南、江西、安徽、湖北、河南等地的電網(wǎng)造成嚴(yán)重?fù)p壞，致使多條線路發(fā)生閃絡(luò)跳閘、塔材螺栓松動(dòng)、絕緣子碰撞破損、跳線斷裂、間隔棒等金具損壞斷裂、掉串掉線、桿塔結(jié)構(gòu)受損、倒塔等事故。國(guó)家電網(wǎng)k及以上主網(wǎng)損壞嚴(yán)重，共造成k及以上輸電線路倒塔共計(jì)基，其中k輸電線路基，k輸電線路基；k及以上輸電線路桿塔受損基，其中k輸電線路4基，k輸電線路基；k及以上輸電線路斷線條，其中k輸電線路條，k輸電線路條（見(jiàn)圖）。圖1-5第二章第一節(jié)2008表2-12008圖2-1500kV輸電線路倒塔統(tǒng)計(jì)圖（按回路數(shù)分類圖2-2500kV輸電線路倒塔統(tǒng)計(jì)圖（按鐵塔功能分類圖2-3500kV輸電線路倒塔統(tǒng)計(jì)圖（按塔型外觀分類圖2-4500kV輸電線路倒塔統(tǒng)計(jì)圖（按海拔分類圖2-5500kV輸電線路倒塔統(tǒng)計(jì)圖（按設(shè)計(jì)冰厚分類圖2-6500kV輸電線路倒塔統(tǒng)計(jì)圖（按舞動(dòng)破壞分類圖2-7圖2-8壓屈曲破壞，導(dǎo)致整個(gè)鐵塔坍塌，如圖所示。這類破壞鐵塔兩側(cè)導(dǎo)線的覆冰垂直荷載大致相當(dāng)。從調(diào)研和統(tǒng)計(jì)資料看，由于覆冰而被直接壓倒的鐵塔較少。圖2-9圖2-10第二節(jié)2009～2010表2-22009～2010河南省于年月～日、年月～日、年月日，先后發(fā)生三次較大規(guī)模的舞動(dòng)，～k線路中條受到影響，其中k線路條，約占。舞動(dòng)造成的桿塔損壞較為嚴(yán)重，并以k線路為主。k香邵線，開(kāi)祥Ⅰ、Ⅱ線，邵花Ⅰ、Ⅱ線等受損嚴(yán)重，共有基桿塔發(fā)生不同程度的破壞，其中基橫擔(dān)折斷，基部分桿件損壞，其余鐵塔出現(xiàn)螺栓松脫等現(xiàn)象。舞動(dòng)造成的桿塔受損，以耐張塔為主。河南省受損的基桿塔中，共有基耐張塔，占。豐彰Ⅰ線號(hào)耐張塔中、下橫擔(dān)損壞（見(jiàn)圖），導(dǎo)致相鄰的號(hào)直線塔中橫擔(dān)損壞（見(jiàn)圖）。直線塔的損壞，主要由耐張塔橫擔(dān)損壞后產(chǎn)生的導(dǎo)線縱向不平衡張力及動(dòng)態(tài)沖擊引起。圖2-11豐彰Ⅰ線69圖2-12豐彰Ⅰ線70圖2-13圖2-14圖2-15圖2-16圖2-17圖2-18圖2-19第三節(jié)圖2-20500kV咸寧—夢(mèng)山輸電線路128表2-3500kV咸寧—夢(mèng)山輸電線路128圖2-21500kV輸電線路覆冰引起的V現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量：號(hào)塔絕緣子覆冰厚度，塔身覆冰厚度；～號(hào)塔間導(dǎo)線覆冰平均厚度，地線上覆冰達(dá)到，導(dǎo)線上覆冰最厚處厚度約；～號(hào)塔之間導(dǎo)線覆冰最厚處厚度為。導(dǎo)線覆冰成不規(guī)則的橢圓形，一側(cè)覆冰較另一側(cè)厚?！?五民線～號(hào)塔屬于耐張段中的一段。號(hào)塔前檔距為，后檔距僅，檔距差。其導(dǎo)地線上覆冰厚度超過(guò)，因承受不住不平衡張力倒向大檔距側(cè)（小號(hào)側(cè)），牽引相鄰桿塔倒塌，～號(hào)塔均倒向小號(hào)側(cè)（見(jiàn)圖）。由于號(hào)耐張塔的牽制作用，加之號(hào)塔前后檔距均比較大，特別是大號(hào)側(cè)檔距達(dá)，前檔距，因此受到導(dǎo)地線覆冰重力和不平衡張力的作用，導(dǎo)地線受損斷裂，號(hào)塔倒向大號(hào)側(cè)。圖2-22圖2-23五民線435、436圖2-24鶴云Ⅱ線94圖2-25鶴云Ⅱ線93、95圖2-26500kV姚邵線導(dǎo)線舞動(dòng)109在導(dǎo)線舞動(dòng)荷載作用下，耐張塔發(fā)生較長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)的搖擺、扭轉(zhuǎn)，鐵塔螺栓被磨損、松動(dòng)、脫落或者被角鋼切斷，部分角鋼一端脫落，造成耐張塔整體結(jié)構(gòu)被破壞，隨著舞動(dòng)的持續(xù)和加劇，最終造成倒塔，如、線跳線被相繼拉斷，直線塔不能承受巨大的縱向張力而被拉折，如號(hào)塔相鄰的、、號(hào)塔。絕緣子串、導(dǎo)線未被拉斷，相鄰直線塔所受縱向張力在承受范圍內(nèi)，則未出現(xiàn)直線塔拉折現(xiàn)象，如號(hào)兩側(cè)直線塔。第四節(jié)圖2-27500kV和220kV圖2-28110kV和35kV圖2-2910kV圖2-30圖2-31圖2-32第五節(jié)表2-4湖南、江西、浙江三省500kV湖南電網(wǎng)條k輸電線路發(fā)生覆冰閃絡(luò)的有條，占k總輸電線路數(shù)的%；k和k輸電線路中，發(fā)生覆冰閃絡(luò)跳閘線路超過(guò)百條。年月～日，覆冰閃絡(luò)以k和k輸電線路為主，年月日k輸電線路開(kāi)始發(fā)生覆冰閃絡(luò)。大面積覆冰閃絡(luò)主要發(fā)生在年月日以前。圖2-33湖南某500kV圖2-34江西500kV圖2-35浙江220kV圖2-36天蘭線B圖2-37雙甌線79圖2-38牌長(zhǎng)Ⅰ線129第六節(jié)圖2-39圖2-40圖2-41圖2-42第三章第一節(jié)式中桿塔自身（包括立體橫擔(dān)及支架）表3-110mm及以下冰區(qū)導(dǎo)地線斷線張力（或分裂導(dǎo)線縱向不平衡張力）表3-2表3-3表3-4中冰區(qū)單導(dǎo)線斷任意一根導(dǎo)線（分裂導(dǎo)線任意一相導(dǎo)線有縱向不平衡張力），表3-5表3-6表3-7表3-8表3-9計(jì)算各類桿塔用的可變荷載組合系數(shù)第二節(jié)覆冰厚度、覆冰率、檔距等參數(shù)，都會(huì)對(duì)不均勻覆冰荷載的大小產(chǎn)生影響。本節(jié)以重冰區(qū)k距、覆冰率下懸垂型桿塔和耐張型桿塔的不均勻覆冰荷載，并與現(xiàn)有規(guī)程取值進(jìn)行對(duì)比，提出重冰區(qū)特高壓輸電線路不均勻覆冰荷載的取值建議。進(jìn)行荷載計(jì)算分析時(shí)，冰區(qū)采用導(dǎo)線型號(hào)為J，導(dǎo)線最大使用張力k；～冰區(qū)采用導(dǎo)線型號(hào)為-，導(dǎo)線最大使用張力k，導(dǎo)線懸垂串長(zhǎng)度。地線型號(hào)為J，地線懸垂串長(zhǎng)為。目前的—，只適用于～k中覆冰區(qū)輸電線路設(shè)計(jì)。本次分析參考—中的計(jì)算模型，前四檔導(dǎo)線覆冰率為，后三檔導(dǎo)線覆冰率為～。按照懸垂型桿塔前后高差的分布模式不同，分別建立兩種懸垂型桿塔不平衡張力分析模型。模型一：前基桿塔和后基桿塔有高差，第檔和第檔有檔距差，有限元分析模型如圖所示；模型二：僅第基桿塔與其他桿塔有高差，第檔和第檔有檔距差，有限元分析模型如圖所示。圖3-1圖3-2模型一分析結(jié)果。按照模型一計(jì)算的不平衡張力及不平衡張力百分?jǐn)?shù)見(jiàn)表，同時(shí)考慮高差和檔距差影響后，、不均勻覆冰不平衡張力百分?jǐn)?shù)最大值分別達(dá)到和，超過(guò)—規(guī)定值和；其余情況，不平衡張力計(jì)算值均小于—規(guī)定值。同時(shí)考慮高差和檔距差不平衡張力與無(wú)高差、無(wú)檔距差不平衡張力的比值見(jiàn)圖。隨冰厚的增加，不平衡張力比值減小。冰厚為時(shí)，不平衡張力比值最大為。表3-10模型一懸垂型桿塔導(dǎo)線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為15%，檔距差為圖3-3表3-11模型二懸垂型桿塔導(dǎo)線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為15%，檔距差為地線不平衡張力采用模型二計(jì)算：僅第基桿塔與其他桿塔有高差，第檔和第檔有檔距差。J型地線安全系數(shù)為，最大使用張力為k，不同冰厚、不同覆冰率的地線不平衡張力及不平衡張力百分?jǐn)?shù)見(jiàn)表。由表可以看出，不均勻覆冰不平衡張力百分?jǐn)?shù)最大值達(dá)到，略高于—規(guī)定值；其余情況，不平衡張力計(jì)算值均小于—規(guī)定值。表3-12懸垂型桿塔地線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為15%，檔距差為分別建立兩種耐張型桿塔不平衡張力分析模型。模型一：前基桿塔和后基桿塔有高差，第檔和第檔有檔距差的有限元分析模型如圖所示；模型二：僅中間一基耐張型桿塔前后有高差，第檔和第檔有檔距差的有限元分析模型如圖所示。模型中包含兩個(gè)耐張段，初始安裝張力按照各個(gè)耐張段的代表檔距分別計(jì)算并施加。分別按照模型一和模型二計(jì)算不同冰厚時(shí)耐張型桿塔不平衡張力。圖3-4圖3-5表3-13耐張型桿塔導(dǎo)線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為0%，檔距差為表3-14耐張型桿塔導(dǎo)線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為15%，檔距差為表3-15耐張型桿塔導(dǎo)線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為0%，檔距差為表3-16耐張型桿塔導(dǎo)線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為15%，檔距差為表3-17耐張型桿塔導(dǎo)線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為15%，檔距差為表3-18不平衡張力取值。由表～表可知，耐張型桿塔前后檔檔距差和高差對(duì)不平衡張力的影響不大?！薪o出了典型導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的耐張型桿塔不平衡張力百分?jǐn)?shù)，見(jiàn)表。對(duì)比表、表和表可知，除冰厚、覆冰率取的情況外，特高壓耐張型桿塔不平衡張力百分?jǐn)?shù)計(jì)算值略小于—計(jì)算值，相差在以內(nèi)。對(duì)比表和—表可知，按一類、二類線路等級(jí)覆冰率計(jì)算得到的不平衡張力百分?jǐn)?shù)均高于—不平衡張力取值表中的相應(yīng)數(shù)值。—不平衡張力表中的不平衡張力百分?jǐn)?shù)與按三類線路覆冰率分析得到的數(shù)值相當(dāng)。綜合以上分表3-19耐張型桿塔地線不平衡張力及百分?jǐn)?shù)（高差為15%，檔距差為第三節(jié)加拿大的Jz對(duì)斯洛文尼亞k線路的脫冰跳躍效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，分別建立了單跨和跨雙回輸電線路有限元模型，分析結(jié)果表明脫冰跳躍會(huì)使導(dǎo)線產(chǎn)生大幅振動(dòng)，需要采用類似導(dǎo)線防舞器的裝置來(lái)防治脫冰跳躍事故。c通過(guò)建立多跨塔線系統(tǒng)二維有限元模型，分析了脫冰工況下輸電鐵塔和導(dǎo)線的動(dòng)力響應(yīng)。考慮不同檔距和脈沖荷載工況，通過(guò)建立非線性有限元數(shù)值模型，計(jì)算不同脫冰工況下地線的位移、拉力等動(dòng)力響應(yīng)，分析了除冰時(shí)脫冰跳躍對(duì)地線力學(xué)性能的影響。以上數(shù)值分析主要以導(dǎo)地線脫冰跳躍動(dòng)力特性分析為主，重點(diǎn)關(guān)注導(dǎo)線跳躍高度即脫冰跳躍對(duì)電氣性能的影響，對(duì)脫冰跳躍時(shí)鐵塔桿件的受力情況及脫冰跳躍事故抑制措施等未做深入研究。中國(guó)電力科學(xué)研究院結(jié)合我國(guó)年南方電網(wǎng)冰災(zāi)實(shí)際情況，研究通過(guò)建立鐵塔—導(dǎo)線地線—絕緣子的三維塔線系統(tǒng)有限元模型，分析了不同脫冰相位置及數(shù)量、冰厚、檔距和高差對(duì)導(dǎo)線脫冰跳躍動(dòng)力特性的影響，確定了不同工況下導(dǎo)線跳躍高度、掛點(diǎn)荷載和鐵塔桿件內(nèi)力的變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)脫冰跳躍動(dòng)力分析，確定了相間間隔棒對(duì)不同相導(dǎo)線脫冰跳躍動(dòng)力響應(yīng)的抑制效果，并給出了相間間隔棒的優(yōu)化布置方案。在對(duì)輸電線路導(dǎo)地線進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，可預(yù)先給定一水平張力（如某一溫度下的安裝張力），并施加特定氣象條件下的比載（場(chǎng)）為了建立導(dǎo)地線計(jì)算方程，可以在懸掛的導(dǎo)地線上（見(jiàn)圖）任取一微段x。其中和為索微段截面上切向拉力的水平分量和豎向分量，x、z分別為沿x方向分布的水平荷載集度和沿z方向的豎直荷載集度，其方向如圖xz圖3-6圖3-7式（）雖然可以精確計(jì)算索形，但方程中含有雙曲函數(shù)，實(shí)際求解比較困難。在實(shí)際工程計(jì)算中常采用懸索曲線和拋物線方程對(duì)導(dǎo)地線進(jìn)行找形，對(duì)小矢跨比的導(dǎo)地線具有足夠的精度。拋物線方程分為有高差的斜拋物線方程和等高差的平拋物線方程，對(duì)于矢跨比小于的導(dǎo)地線求解較為準(zhǔn)確。由于一般輸電線路導(dǎo)地線矢跨比滿足小于的條件，因此假設(shè)采用拋物線方程得到了索的初始形狀，然后構(gòu)造剛度矩陣和索的整體平衡方程，采用到精確解。圖3-8圖3-9國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院曾開(kāi)展脫冰跳躍模型試驗(yàn)，圖釋放沙袋模擬脫冰。試驗(yàn)?zāi)M覆冰厚度為，導(dǎo)線型號(hào)為J，絕緣子長(zhǎng)度。覆冰前后導(dǎo)線初始張力分別為k和k。建立連續(xù)檔導(dǎo)線—絕緣子脫冰跳躍分析模型，阻尼比取。有限元分析得到的脫冰檔導(dǎo)線跨中點(diǎn)跳躍高度峰值與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表，分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為接近，說(shuō)明了分析模型的正確性與合理性。圖0連續(xù)檔試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅?跳躍高度對(duì)比參照—中懸垂型桿塔不平衡張力兩側(cè)覆冰率取值表，脫冰率取、、和，分別計(jì)算覆冰厚度取、、和，發(fā)生脫冰跳躍時(shí)的導(dǎo)線跨中點(diǎn)跳躍高度、導(dǎo)線張力、脫冰檔掛點(diǎn)處不平衡張力和垂直荷載的變化情況，各冰厚對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)檔距為、、和。m冰區(qū)（Ⅲ區(qū)）導(dǎo)線型號(hào)為J，～冰區(qū)（Ⅳ～Ⅵ區(qū)）導(dǎo)線型號(hào)為，僅第4基桿塔前后有高差，第檔和第檔有檔距差，其余檔無(wú)高差和檔距差。阻尼比取，不同冰厚的導(dǎo)線—絕緣子模型初始張力、前兩階頻率及y阻尼系數(shù)見(jiàn)表。表3-21不同冰厚模型的Rayleigh各工況跳躍高度最大位置位于第檔跨中點(diǎn)，不平衡張力及掛點(diǎn)垂直荷載均發(fā)生在第懸垂串處，導(dǎo)線最大張力發(fā)生在第檔導(dǎo)線處，不同冰厚下的脫冰跳躍動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表～表。冰厚相同的情況下：導(dǎo)線跳躍高度、不平衡張力、垂直荷載（絕對(duì)值）隨脫冰率的增大而增大，導(dǎo)線張力隨脫冰率的增大而減小。脫冰率相同的情況下：不平衡張力、垂直荷載（絕對(duì)值）隨冰厚的增大而增大。冰厚在～范圍內(nèi)時(shí)，導(dǎo)線跳躍高度隨冰厚的增大而增大；冰厚時(shí)，導(dǎo)線跳躍高度小于相應(yīng)計(jì)算值。這一差異主要是因?yàn)閮杀駥?duì)應(yīng)的導(dǎo)線檔距不同。脫冰跳躍導(dǎo)線張力峰值超出最大使用張力，最大超出百分?jǐn)?shù)為%。表3-2220mm冰厚計(jì)算結(jié)果（檔距表3-2330mm冰厚計(jì)算結(jié)果（檔距表3-2440mm冰厚計(jì)算結(jié)果（檔距表3-2550mm冰厚計(jì)算結(jié)果（檔距。冰厚為時(shí)，脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)小于—規(guī)定值；冰厚為、脫冰率達(dá)到以上時(shí)，脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)大于—規(guī)定值；冰厚為、脫冰率達(dá)到以上時(shí)，脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)大于—規(guī)定值；冰厚為、脫冰率達(dá)到以上時(shí)，脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)大于—規(guī)定值。表3-26表3-27表3-28垂直荷載動(dòng)力放大系數(shù)。脫冰過(guò)程中，掛點(diǎn)垂直荷載存在較為明顯的動(dòng)力放大作用。單檔初始值和垂直荷載動(dòng)力放大系數(shù)見(jiàn)表。垂直荷載動(dòng)力放大系數(shù)為～，對(duì)重冰區(qū)特高壓輸電線路，垂直荷載取值應(yīng)考慮脫冰跳躍過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)力放大效應(yīng)。表3-29圖3-11表3-30不同冰厚模型的Rayleigh不同冰區(qū)第檔導(dǎo)線單檔脫冰時(shí)，第懸垂串處的上拔力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表，不同冰區(qū)第懸垂串垂直荷載時(shí)程曲線見(jiàn)圖。可以看出，檔距差（）、高差系數(shù)（）相同時(shí)，垂直檔距系數(shù)隨冰厚的增大而增大，上拔力及其占最大使用張力百分?jǐn)?shù)逐漸減小。當(dāng)冰厚為和時(shí)，未出現(xiàn)掛點(diǎn)承受上拔力的情況?？紤]重冰區(qū)特高壓線路的重要性及其維護(hù)難度，加之上拔力控制桿件數(shù)量較少，對(duì)桿塔投資影響不大，結(jié)合—關(guān)于上拔力的規(guī)定，、冰區(qū)上拔力占最大使用張力百分?jǐn)?shù)可按照取值，、冰區(qū)上拔力占最大使用張力百分?jǐn)?shù)可按照取值。表3-31圖3-12；冰厚為、脫冰率達(dá)到以上時(shí)，脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)大于—規(guī)定值；冰厚為、脫冰率達(dá)到%以上時(shí)，脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)大于—規(guī)定值；冰厚為、脫冰率達(dá)到以上時(shí)，脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)大于—規(guī)定值。不平衡張力取值。計(jì)算模型同導(dǎo)線脫冰，僅第檔發(fā)生脫冰，脫冰率為，不同冰厚下的地線脫冰跳躍動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表，不平衡張力占最大使用張力百分比見(jiàn)表。冰厚不小于時(shí)，地線脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)均高于相應(yīng)的—規(guī)定值。表3-32表3-33垂直荷載動(dòng)力放大系數(shù)。由于脫冰過(guò)程中，掛點(diǎn)垂直荷載存在較為明顯的動(dòng)力放大作用。單檔荷載初始值和垂直荷載動(dòng)力放大系數(shù)見(jiàn)表。垂直荷載動(dòng)力放大系數(shù)為～，對(duì)重冰區(qū)特高壓輸電線路，垂直荷載取值應(yīng)考慮地線脫冰跳躍過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)力放大效應(yīng)。表3-34表3-35不同冰厚模型的Rayleigh表3-36小結(jié)。考慮單檔脫冰時(shí)，冰厚不小于時(shí)，地線脫冰跳躍不平衡張力百分?jǐn)?shù)均高于相應(yīng)的—規(guī)定值。對(duì)重冰區(qū)特高壓輸電線路，垂直荷載動(dòng)力放大系數(shù)為～，垂直荷載取值應(yīng)考慮脫冰跳躍的動(dòng)力放大效應(yīng)。對(duì)重冰區(qū)特高壓輸電線路，、冰區(qū)上拔力占最大使用張力百分?jǐn)?shù)可按照取值，、冰區(qū)可取。對(duì)輸電線路斷線振蕩的研究可以追溯到世紀(jì)七八十年代，等用靜力平衡法分析了線路斷線不平衡張力，并編寫了相應(yīng)的計(jì)算程序；y等結(jié)合實(shí)測(cè)研究了輸電線路斷線動(dòng)態(tài)張力前兩個(gè)峰值的估算公式；、z、s等研究了斷線靜態(tài)張力和動(dòng)態(tài)張力；c、等研究了斷線沖擊下桿塔結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。我國(guó)學(xué)者近年來(lái)分別采用擬靜力方法和動(dòng)力分析方法，研究了斷線時(shí)導(dǎo)線和懸垂串動(dòng)力響應(yīng)的變化規(guī)律。目前，斷線沖擊荷載的分析方法主要分為能量法和有限元法兩類。通過(guò)以上觀察，可以采用兩種理論模型來(lái)預(yù)測(cè)斷線造成的峰值動(dòng)態(tài)荷載?！皯?yīng)變能模型將第一峰值張力與應(yīng)變能的釋放聯(lián)系起來(lái)?！爸亓δＰ汀苯忉專紫冗M(jìn)行說(shuō)明。重力模型。隨著導(dǎo)線質(zhì)量降落到一個(gè)新的弧垂高度，第二峰值表現(xiàn)為位置勢(shì)能損失量的函數(shù)。這樣一個(gè)系統(tǒng)可以用一個(gè)質(zhì)量—彈簧系統(tǒng)模型來(lái)描述。模型如圖所示。當(dāng)質(zhì)量為M率振動(dòng)。這個(gè)加速運(yùn)動(dòng)可以用質(zhì)量塊相對(duì)于平衡位置的位移x來(lái)描述圖3-13圖3-14對(duì)于張力較大、懸垂串較短的導(dǎo)線（如W），式（）的預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確。對(duì)于張力較小、懸垂串較長(zhǎng)的導(dǎo)線，式（）的預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確。然而，在研究了所有試驗(yàn)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)：應(yīng)變勢(shì)能和位置勢(shì)能的損失不能完全解耦。研究表明，下面基于式（）的半經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)導(dǎo)線斷線沖擊系數(shù)的預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確，這個(gè)公式被稱為能量公式，公式中的所有變量均指與斷線檔相鄰的第檔導(dǎo)線參數(shù)圖3-15u（t）、和——分別為t時(shí)刻系統(tǒng)的位移、速度和加速度向量（一）導(dǎo)線型號(hào)J，單根導(dǎo)線最大使用張力為k。無(wú)接觸有限元模型如圖所示，八分裂導(dǎo)線按照剛度、質(zhì)量等效原則簡(jiǎn)化為單導(dǎo)線。斷線位置在左起第檔絕緣子附近，左起前檔與后檔之間有高差，檔距依次為、、、、、、，斷線時(shí)無(wú)冰無(wú)風(fēng)。代表檔距為，初始張力為k。結(jié)構(gòu)阻尼采用y阻尼，一階和二階阻尼比均取。斷線位置在第檔臨近第懸垂串處，采用瞬態(tài)分析方法計(jì)算得到斷線點(diǎn)位移時(shí)程和不平衡張力時(shí)程，最大不平衡張力發(fā)生在斷線點(diǎn)附近的第懸垂串處。圖3-16結(jié)合實(shí)際輸電線路情況，取地面與導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)的垂直距離為m（應(yīng)考慮電氣影響確定）。地面材料：，ν，km；摩擦系數(shù)取。摩擦系數(shù)取值參照—《電氣裝置安裝工程旋轉(zhuǎn)電機(jī)施工及驗(yàn)收規(guī)范》關(guān)于電纜線在沙土中牽引的摩擦系數(shù)取值，確定導(dǎo)線與地面的靜摩擦系數(shù)為，動(dòng)摩擦系數(shù)為。地面采用單元；斷線檔導(dǎo)線采用接觸單元模圖3-17斷線點(diǎn)豎向位移。斷線點(diǎn)豎向位移見(jiàn)圖。無(wú)接觸模型中，斷線檔導(dǎo)線沿豎向運(yùn)動(dòng)。斷線后，導(dǎo)線應(yīng)變能和位置勢(shì)能衰減，轉(zhuǎn)化彈，反彈位移逐漸衰減。不平衡張力、導(dǎo)線張力對(duì)比。第懸垂串處不平衡張力及第檔導(dǎo)線張力時(shí)程見(jiàn)圖。由于斷線沖擊效應(yīng)的最大值發(fā)生在～s之因此后續(xù)分析中不再考慮地面接觸的影響。（二）圖3-18圖3-19斷線時(shí)不平衡張力及第1圖3-20等效單導(dǎo)線模型1～2表3-37（三）圖3-21建立連續(xù)檔八分裂導(dǎo)線模型，檔距、高差、導(dǎo)線型號(hào)同阻尼影響分析部分。八分裂導(dǎo)線采用環(huán)形布置，外接圓直徑為，布置示意圖見(jiàn)圖。分別對(duì)八分裂模型進(jìn)行模態(tài)分析、斷串分析和斷線分析，將計(jì)算結(jié)果與等效單導(dǎo)線模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，研究模型分裂數(shù)對(duì)導(dǎo)線—懸垂串體系動(dòng)力特性和斷串、斷線動(dòng)力響應(yīng)的影響。八分裂導(dǎo)線有限元模型如圖所示。子間隔棒和連接金具采用梁?jiǎn)卧M，材質(zhì)為鋼材，截面特性（面積、慣性矩）與雙拼雙拼角鋼相當(dāng)。圖3-22圖3-23表3-38圖3-24斷八根子導(dǎo)線（斷相導(dǎo)線表3-39圖3-25（一）按照—中規(guī)定的覆冰率，采用基于等線長(zhǎng)原理的單導(dǎo)線斷線張力計(jì)算方法，計(jì)算～重冰區(qū)懸垂型桿塔導(dǎo)線斷線張力及最大使用張力百分?jǐn)?shù)。斷線采用連續(xù)檔模型，無(wú)檔距差和高差，斷線發(fā)生在第檔或第檔，結(jié)合—相關(guān)規(guī)定和以往線路實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，考慮整相（全部子導(dǎo)線）斷線情況。分別得到不同冰區(qū)、覆冰率和檔距時(shí)的靜態(tài)斷線殘余張力s及最大使用張力百分?jǐn)?shù)，計(jì)表3-40Ⅲ冰區(qū)（20mm）表3-41Ⅳ冰區(qū)（30mm）表3-42Ⅴ冰區(qū)（40mm）表3-43Ⅵ冰區(qū)（50mm）結(jié)合以往重冰區(qū)輸電線路設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，（Ⅲ冰區(qū)）、（Ⅳ冰區(qū)）、（Ⅴ冰區(qū)）和（Ⅵ冰區(qū)）覆冰對(duì)應(yīng)的單檔使用檔距分別為、、和。特高壓輸電線路覆冰率均按照一類輸電線路取值，各個(gè)冰區(qū)對(duì)應(yīng)的斷線張力占最大使用張力百分?jǐn)?shù)及與—規(guī)定下限值對(duì)比見(jiàn)表。表3-44懸垂型桿塔斷線張力取值對(duì)比（最大使用張力百分?jǐn)?shù)從表中可以看出，特高壓線路、冰區(qū)斷線張力計(jì)算略小于—規(guī)定下限值，其余冰區(qū)均高于—規(guī)定下限值，其中、冰區(qū)斷線張力取值相差約。表3-45Ⅲ冰區(qū)（20mm）表3-46Ⅳ冰區(qū)（30mm）表3-47Ⅴ冰區(qū)（40mm）表3-48Ⅵ冰區(qū)（50mm）（二）圖3-26在冬季，風(fēng)吹到因覆冰而變?yōu)榉菆A斷面的輸電線上，會(huì)誘發(fā)輸電線產(chǎn)生一種低頻、大振幅的自激振動(dòng)。年月日至年月日，受多次大范圍大風(fēng)降溫、雨雪冰凍等惡劣天氣影響，河南、山西、湖南、江西、浙江、遼寧、河北、山東、陜西、湖北、安徽和江蘇等地的輸電線路發(fā)生了不同程度的舞動(dòng)。設(shè)計(jì)防舞裝置和優(yōu)化布置方案，降低導(dǎo)線舞動(dòng)幅度。而導(dǎo)線舞動(dòng)致輸電桿塔橫擔(dān)損壞甚至倒塌的情況也時(shí)有發(fā)生，此次河南省舞動(dòng)造成的桿塔損壞較為嚴(yán)重，并以k線路為主。k香邵線，開(kāi)祥Ⅰ、Ⅱ線，邵花Ⅰ、Ⅱ線等受損嚴(yán)重，共有基桿塔發(fā)生不同程度的破壞，其中基橫擔(dān)折斷，基部分桿件損壞，其余鐵塔出現(xiàn)螺栓松脫等現(xiàn)象。確定導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)在桿塔掛點(diǎn)處產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)荷載，對(duì)于加強(qiáng)桿塔結(jié)構(gòu)承載能力，保證舞動(dòng)多發(fā)區(qū)電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。表3-49根據(jù)大量的觀測(cè)資料可知，導(dǎo)線舞動(dòng)的軌跡在垂直于導(dǎo)線截面內(nèi)呈橢圓形。橢圓的長(zhǎng)軸與鉛垂方向的夾角一般在左右，而長(zhǎng)軸與短軸的長(zhǎng)度之比一般在∶～∶范圍內(nèi)，長(zhǎng)軸的最大長(zhǎng)度可以達(dá)到倍弧垂或者更長(zhǎng)些。導(dǎo)線假定的舞動(dòng)軌跡如圖所示。通過(guò)非線性動(dòng)力分析，可以推導(dǎo)出如下舞動(dòng)軌跡的橢圓長(zhǎng)徑的估算式圖3-27v——l——檔距，m；表3-50舞動(dòng)幅值（峰—峰值）氣象系數(shù)法和cs方法考慮了風(fēng)速、舞動(dòng)階次和導(dǎo)線力學(xué)特性等因素，但未考慮導(dǎo)線分裂數(shù)的影響；統(tǒng)計(jì)擬合法中未考慮風(fēng)速、舞動(dòng)階次的影響，但針對(duì)單導(dǎo)線和多分裂導(dǎo)線提出了不同的擬合公式，舞動(dòng)幅值計(jì)算值為基于統(tǒng)計(jì)值的最大值，多分裂導(dǎo)線舞動(dòng)幅值大于單導(dǎo)線。對(duì)于二階舞動(dòng)情況，氣象系數(shù)法計(jì)算值較小，cs法和統(tǒng)計(jì)擬合法計(jì)算結(jié)果接近，其中統(tǒng)計(jì)擬合法計(jì)算值最大。圖3-28假定導(dǎo)線兩側(cè)懸掛點(diǎn)無(wú)高差，風(fēng)速v，，其余計(jì)算條件同幅值比較部分。當(dāng)半波數(shù)取、和時(shí)，采用氣象系數(shù)法計(jì)算得到的舞動(dòng)單峰值分別為、和。分別采用式（）、式（）和有限元法，計(jì)算導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)的張力變化量，計(jì)算結(jié)果如表3-51圖3-29圖3-30舞動(dòng)檔檔距m、2，未舞動(dòng)檔檔距均為m，舞動(dòng)半波數(shù)1，按照氣象系數(shù)法計(jì)算導(dǎo)線舞動(dòng)幅值，導(dǎo)線型號(hào)及氣象條件同孤立檔舞動(dòng)張力分析，兩檔導(dǎo)線舞動(dòng)激勵(lì)圓頻率s、s。在兩檔導(dǎo)線的舞動(dòng)相位差為、檔數(shù)取不同值時(shí)，采用有限元方法計(jì)算耐張塔兩側(cè)導(dǎo)線舞動(dòng)張力及張力差，結(jié)果如表所示，表中舞動(dòng)張力為張力差最大時(shí)刻的導(dǎo)線張力。表3-52圖3-31直線塔兩側(cè)導(dǎo)線舞動(dòng)張力及張力差計(jì)算結(jié)果如表所示，表中舞動(dòng)張力為張力差最大時(shí)刻的導(dǎo)線張力。檔數(shù)為時(shí)，直線塔兩側(cè)導(dǎo)線舞動(dòng)張力差最大為k；檔數(shù)時(shí)，檔數(shù)變化對(duì)直線塔兩側(cè)導(dǎo)線張力及掛點(diǎn)張力差的影響不大。對(duì)比表和表可知，相同檔數(shù)時(shí)，直線塔舞動(dòng)張力差為耐張塔舞動(dòng)張力差的～，這說(shuō)明懸垂串的偏移有效減小了桿塔掛點(diǎn)處的舞動(dòng)張力差。表3-53第一節(jié)表4-1圖4-1按—和—對(duì)五種典型塔型進(jìn)行、、、、、、、均勻覆冰和不均勻覆冰下的受力狀態(tài)分析。圖4-2JTS1通過(guò)分析可以得出，J塔在均勻覆冰荷載作用下，當(dāng)導(dǎo)線覆冰厚度達(dá)到厚度達(dá)到時(shí)，除中導(dǎo)線橫擔(dān)處下橫隔材超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，其余塔材均未發(fā)生破壞；當(dāng)導(dǎo)線覆冰厚度達(dá)到時(shí)，邊導(dǎo)線橫擔(dān)上平面主材到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，但因該塔材處于受拉狀態(tài)因而不易發(fā)生破壞；當(dāng)導(dǎo)線覆冰厚度達(dá)到時(shí)，邊導(dǎo)線橫擔(dān)處塔身上下橫隔材均達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度。由此可以看出，均勻覆冰荷載對(duì)干字型轉(zhuǎn)角塔塔身橫隔面橫隔材影響比較明顯，其中，中導(dǎo)線橫擔(dān)處塔身下橫隔材受力對(duì)均勻覆冰荷載相對(duì)更為敏感。J干字型轉(zhuǎn)角塔在不均勻覆冰荷載作用下，當(dāng)覆冰厚度達(dá)到以及中導(dǎo)線橫擔(dān)與邊導(dǎo)線橫擔(dān)間塔身主材最先達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，緊接著當(dāng)覆冰厚度達(dá)到時(shí)，邊導(dǎo)線橫擔(dān)下平面主材、中導(dǎo)線橫擔(dān)處塔身下橫隔材、下導(dǎo)線橫擔(dān)之主材瓶口處塔身主材、下橫擔(dān)、瓶口處塔身斜材、瓶口下塔身主材，以及塔腿主材均不同程度超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度。塔身主材對(duì)不均勻覆冰荷載的敏感程度自上而下逐漸加強(qiáng)。圖4-3ZMS2A承受不均勻覆冰荷載能力較弱，在覆冰厚度不均勻覆冰荷載作用下，上曲臂下段桿件，主材、外側(cè)斜材、內(nèi)側(cè)斜材以及上下曲臂交界處橫隔面斜材應(yīng)力分別為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的、、倍及倍，下曲臂外側(cè)主材以及瓶口處橫隔面橫材應(yīng)力為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的倍和倍。說(shuō)明整個(gè)貓頭塔在不均勻覆冰荷載作用下的破壞為上曲臂下段桿件達(dá)到破壞強(qiáng)度，導(dǎo)致貓頭塔整個(gè)塔頭下曲臂以上部分塔頭在縱向不平衡張力的作用下發(fā)生倒塌。酒杯塔承受不均勻覆冰荷載能力較弱，在覆冰厚度段斜材、上曲臂外側(cè)主材、上曲臂外側(cè)斜材應(yīng)力比達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的、、、倍及倍，說(shuō)明整個(gè)塔頭在不均勻覆冰荷載作用下，地線支架以及上曲臂外側(cè)主材以及斜材的破壞，從而導(dǎo)致整個(gè)塔頭在縱向拉力作用下的損壞。圖4-4ZB61J雙回路耐張塔在、、以及均勻覆冰荷載作用下的各桿件軸力如圖所示，從圖中可以看出均勻覆冰荷載作用下，J身主材。圖4-5SJTS61A當(dāng)均勻冰厚達(dá)到時(shí)，J雙回路耐張塔中橫擔(dān)上平面斜材、下橫擔(dān)上平面斜材達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；當(dāng)覆冰厚度達(dá)到時(shí)，J雙回路耐張塔中橫擔(dān)上平面斜材超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，下橫擔(dān)上平面斜材超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，同時(shí)上橫擔(dān)上平面斜材及地線支架上平面主材達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；當(dāng)覆冰厚度達(dá)到時(shí)，J雙回路耐張塔地線支架上平面上平面主材超載，同時(shí)下平面主材達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。J雙回路耐張塔在覆冰厚度不均勻覆冰荷載作用下，地線支架上平面主材最先達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，隨著覆冰厚度的增加，當(dāng)覆冰厚度達(dá)到時(shí)，地線支架上平面主材超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度%，地線支架上平面斜材應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，與地線橫擔(dān)上平面相連的塔身橫材應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，雙回路耐張塔考慮不均勻覆冰荷載作用時(shí)，破壞首先起始于地線橫擔(dān)的倒塌。當(dāng)均勻覆冰厚達(dá)到時(shí)，雙回路直線塔上橫擔(dān)上平面主材受拉達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，上橫擔(dān)下平面主材受壓達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，中橫擔(dān)上平面處塔身橫材受拉達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；當(dāng)覆冰厚度達(dá)到時(shí)，雙回路直線塔上橫擔(dān)上平面主材受拉超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，上橫擔(dān)下平面主材受壓超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，中橫擔(dān)上平面處塔身橫材受拉超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，同時(shí)地線支架上平面斜材，上橫擔(dān)正面斜材，中橫擔(dān)上下平面主材及下橫擔(dān)下平面主材，橫擔(dān)處塔身主材分別達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。圖4-6SZTS62A雙回路直線塔承受不均勻覆冰荷載能力較弱，在覆冰厚度不均勻覆冰荷載作用下，上橫擔(dān)下平面主材、上橫擔(dān)下平面斜材、中橫擔(dān)下平面主材以及上橫擔(dān)下平面處塔身橫材與設(shè)計(jì)強(qiáng)度的應(yīng)力比分別為、、及。說(shuō)明整個(gè)雙回路直線塔在不均勻覆冰荷載作用下的破壞首先始于上橫擔(dān)塔材在縱向不平衡張力作用下發(fā)生倒塌，緊接著中橫擔(dān)、塔身橫材以及塔身主材發(fā)生破壞導(dǎo)致整個(gè)鐵塔的倒塌。雙回路直線塔在不均勻覆冰荷載作用下的破壞起始于上橫擔(dān)下平面主材及斜材，隨著覆冰荷載的逐步增加，破壞逐漸延伸到中橫擔(dān)下平面主材以及下橫擔(dān)下平面主材，最后從下平面主材逐漸向塔身主材延伸。表4-2破壞模式。通過(guò)五種典型塔型在均勻覆冰、不均勻覆冰荷載作用下的受力分析，明確各塔型覆冰時(shí)的內(nèi)力傳遞及破壞模式，見(jiàn)表表4-3第二節(jié)復(fù)沙一回線位于湘中地區(qū)，全線屬丘陵地貌，海拔高程均在以下。該地區(qū)有部分氣象臺(tái)站雨凇資料，設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)線路覆冰進(jìn)行過(guò)收資調(diào)查，線路所經(jīng)區(qū)域在年曾發(fā)生過(guò)較大覆冰，電力線覆冰均在～，山上竹樹(shù)基本壓彎，屋檐上的冰凌直徑有左右，但直至年前再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)類似的冰凍。年復(fù)沙一回線路在復(fù)興k變電站出線段發(fā)生覆冰倒塔基，經(jīng)過(guò)覆冰改造工程，改線k，改造費(fèi)用萬(wàn)元，采用三塔設(shè)計(jì)，避免的大檔距，將原路徑從山頭改走山坡，從北坡改到南坡，線路地面高程從表4-4表4-5表4-6圖4-8圖4-9圖4-10圖4-11圖4-12圖4-13表4-7圖4-14159圖4-15162從表以及圖、圖可以看出，導(dǎo)線覆冰厚度超過(guò)m后，不平衡張力增加幅度越來(lái)越大；導(dǎo)線不平衡張力與前后檔距差具有直接的關(guān)系，前后檔距差越大，導(dǎo)線不平衡張力越大；當(dāng)線路均勻覆冰時(shí)，導(dǎo)線每相所產(chǎn)生的縱向最大不平衡張力僅為k。線路段在均勻覆冰荷載作用下會(huì)使鐵塔產(chǎn)生一定的不平衡張力，并且號(hào)鐵塔產(chǎn)生的不平衡張力大于號(hào)鐵塔，但是相對(duì)于均勻覆冰的垂直荷載而言，不平衡張力不會(huì)對(duì)鐵塔產(chǎn)生很大的影響。根據(jù)導(dǎo)線過(guò)載能力分析表明，當(dāng)導(dǎo)線覆冰超過(guò)時(shí)，導(dǎo)線最大拉力達(dá)到了其計(jì)算拉斷力，導(dǎo)線將被拉斷。圖4-1640mm表4-8159均勻覆冰情況下線路段的破壞模式。線路段鐵塔承受均勻覆冰荷載的能力較強(qiáng)，隨著覆冰荷載的逐漸增加，在覆冰時(shí)達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度，此后整體線路的破壞可能會(huì)由于號(hào)鐵塔邊橫擔(dān)破壞而發(fā)生整段線路的串倒破壞；由于號(hào)鐵塔上橫擔(dān)主材承受拉力，一般而言鋼材承受拉力能力較強(qiáng)，如覆冰厚度達(dá)到時(shí)，號(hào)鐵塔上橫擔(dān)沒(méi)有破壞，此時(shí)第檔導(dǎo)線受力達(dá)到了其計(jì)算拉斷力而發(fā)生斷裂，然后是、號(hào)鐵塔發(fā)生倒塌，導(dǎo)致整條線路段破壞。表4-9圖4-17實(shí)際覆冰厚度下158～162從表可以看出，最大不平衡張力發(fā)生在號(hào)鐵塔，數(shù)值為k，相當(dāng)于導(dǎo)線最大使用張力的%。從圖可以看出盡管9號(hào)塔在實(shí)際覆冰情況下承受的不平衡張力為k很小，但是覆冰產(chǎn)生的垂直荷載使得號(hào)鐵塔橫擔(dān)破壞。第檔導(dǎo)線覆冰厚度達(dá)到，此時(shí)第檔導(dǎo)線所承受的最大張力為k，未達(dá)到導(dǎo)線的計(jì)算拉斷力k，說(shuō)明導(dǎo)線在實(shí)際覆冰厚度下未發(fā)生斷裂。圖4-18159、160第檔導(dǎo)線覆冰厚度達(dá)到，此時(shí)導(dǎo)線承受的張力為k＜k（計(jì)算拉斷力），說(shuō)明導(dǎo)線在實(shí)際覆冰情況下不會(huì)發(fā)生斷裂。第3檔與第檔覆冰厚度相差，號(hào)鐵塔產(chǎn)生的不平衡張力很小，不會(huì)首先發(fā)生倒塌；第檔與第檔覆冰厚度相差，號(hào)鐵塔產(chǎn)生的不平衡張力已達(dá)到導(dǎo)線最大使用張力的%，號(hào)鐵塔向小號(hào)側(cè)發(fā)生倒塌，從而導(dǎo)致整個(gè)耐張段發(fā)生串倒。第三節(jié)表4-10桐鳳5419導(dǎo)線為J；地線為J。導(dǎo)地線機(jī)械特性如表所示。整個(gè)耐張段，耐張轉(zhuǎn)角塔采用k懸式絕緣子三聯(lián)耐張串，直線塔采用k懸式絕緣子雙聯(lián)懸垂串k懸式絕緣子單聯(lián)上扛式懸垂串。表4-11年月日中午∶，桐鳳線跳閘，重合不成，∶強(qiáng)送不成，當(dāng)時(shí)天氣為雨夾雪，且濃霧彌漫，紹興電力局線路工區(qū)接到跳閘通知后，立即組織巡線，于下午∶左右查到號(hào)塔塔頭損壞，三相導(dǎo)線墜地，其中中相四根子導(dǎo)線全部斷掉。由于山上天氣惡劣，能見(jiàn)度僅m，天色已晚，無(wú)法繼續(xù)巡線。年月日紹興電力局線路工區(qū)繼續(xù)進(jìn)行巡線，桐鳳線受損情況如下：、號(hào)塔處導(dǎo)線剝皮，鋁股損傷嚴(yán)重，號(hào)導(dǎo)線左相橫擔(dān)彎曲；號(hào)向小號(hào)側(cè)倒塔；號(hào)塔頭損壞，向小號(hào)側(cè)傾覆；號(hào)整塔嚴(yán)重變形，塔頭向大號(hào)側(cè)折斷落地；號(hào)塔完好，左、右相導(dǎo)線和地線斷落地面；號(hào)塔完好，左、右相導(dǎo)線和地線斷落地面；號(hào)向小號(hào)側(cè)倒塔，三相導(dǎo)線、地線全斷；號(hào)向小號(hào)側(cè)倒塔，三相導(dǎo)線、地線全斷；號(hào)塔頭受損，導(dǎo)線剝皮，鋁股損傷嚴(yán)重。圖4-19144～158圖4-20144～158表4-12表4-13計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)耐張段第、檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度以及其余各檔覆冰厚度不均勻覆冰時(shí)，號(hào)鐵塔最先達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，號(hào)鐵塔中受力最大桿件為上曲臂內(nèi)側(cè)主材，同時(shí)塔身與塔頭連接瓶口橫材應(yīng)力比%。當(dāng)耐張段第、檔覆冰厚度m，第檔覆冰厚度m，第檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度m以及其余各檔覆冰厚度不均勻覆冰時(shí)，號(hào)鐵塔中受力最大桿件為上曲臂內(nèi)側(cè)主材，應(yīng)力百分比達(dá)到，同時(shí)塔身與塔頭連接瓶口橫材應(yīng)力比%，號(hào)鐵塔在工況覆冰荷載作用下，耐張段的破壞起始于塔頭曲臂內(nèi)側(cè)主材受壓失穩(wěn)破壞以及瓶口橫材的受壓破壞。工況不均勻覆冰荷載作用下整個(gè)耐張段受力如圖所示。圖4-21工況5表4-14工況：當(dāng)耐張段第、檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度，第檔覆冰厚度m以及其余各檔覆冰厚度不均勻覆冰時(shí)，整個(gè)耐張段導(dǎo)線最大不平衡張力發(fā)生在號(hào)鐵塔，值為k，號(hào)鐵塔導(dǎo)線不平衡張力為導(dǎo)線最大使用張力的%，號(hào)鐵塔塔型為，設(shè)計(jì)水平檔距，垂直檔距m，設(shè)計(jì)風(fēng)速，設(shè)計(jì)覆冰，號(hào)塔在此不平衡張力作用下沒(méi)有發(fā)生破壞。號(hào)鐵塔導(dǎo)線不平衡張力k，為導(dǎo)線最大使用張力的%，號(hào)鐵塔塔型為，設(shè)計(jì)水平檔距，垂直檔距m，設(shè)計(jì)風(fēng)速，設(shè)計(jì)覆冰，號(hào)塔在此不平衡張力作用下發(fā)生破壞。表4-15表4-16故障段線路～號(hào)覆冰現(xiàn)場(chǎng)情況可以斷定，小號(hào)側(cè)冰凌起始海拔高度約為，大號(hào)側(cè)冰凌起始海拔高度約為，兩側(cè)高度相差m，當(dāng)時(shí)霧很大，濕度達(dá)飽和狀態(tài)，能見(jiàn)度不足，而氣溫在℃左右，很容易形成冰凌。其中導(dǎo)線表面覆冰厚度一般為，個(gè)別區(qū)域達(dá)到，桿塔整體積冰，厚度為～。表4-17圖4-22通過(guò)表可以看出，號(hào)、號(hào)鐵塔為整個(gè)耐張段受力的薄弱點(diǎn)，且號(hào)鐵塔先于號(hào)鐵塔破壞，通過(guò)分析判定整個(gè)線路段的破壞起始于號(hào)鐵塔，從圖（）可以看出號(hào)鐵塔塔身與塔頭連接瓶口處橫材以及曲臂外側(cè)主材最先破壞從而導(dǎo)致號(hào)鐵塔塔頭的損壞，號(hào)鐵塔的破壞導(dǎo)致號(hào)鐵塔及號(hào)鐵塔的連鎖反應(yīng)。號(hào)塔后于號(hào)塔被破壞，破壞起始于塔頭曲臂內(nèi)側(cè)主材，從圖（c）可以看出號(hào)受力具有明顯的不對(duì)稱性，說(shuō)明號(hào)鐵塔的破壞為不平衡張力下的拉扭破壞，號(hào)鐵塔倒塌引起了號(hào)及號(hào)鐵塔的連鎖反應(yīng)。表4-18表4-19圖4-23桐鳳線號(hào)鐵塔位于全線路最高海拔，線路耐張段長(zhǎng)度達(dá)到k，對(duì)限制覆冰事故范圍相當(dāng)不利，應(yīng)考慮對(duì)大檔距進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈_(kāi)斷處理，這樣可以大幅度減小不均勻覆冰時(shí)的縱向不平衡張力。、號(hào)及號(hào)鐵塔處于整個(gè)耐張段海拔較高處，處于分水嶺，微氣象最嚴(yán)重，不可預(yù)計(jì)因素較多，考慮山峰處增加耐張開(kāi)斷。一、110kV田輝號(hào)線從k古田變電站到k輝埠變電站，全長(zhǎng)k，全線共有鐵塔基，導(dǎo)線型號(hào)為J型鋼芯鋁絞線，地線型號(hào)為J型鋼絞線。直線桿懸垂串為型合成絕緣子（干弧距離、全高、雙均壓環(huán)），耐張塔為雙串合成絕緣子組合結(jié)構(gòu)，干字型中相跳線為合成絕緣子并加片重錘。線路投運(yùn)于年月，設(shè)備情況良好。年的故障線路發(fā)生在～號(hào)段，耐張段代表檔距m，桿塔明細(xì)如表所示。故障區(qū)域線路海拔高度在～，區(qū)域內(nèi)濕度極大，溫度約為～℃，能見(jiàn)度低，植物覆冰情況極重，迎風(fēng)面覆冰厚度約為～，背風(fēng)面覆冰厚度約為m，冰形為非規(guī)則橢圓形。根據(jù)調(diào)研，號(hào)桿塔小號(hào)側(cè)檔內(nèi)導(dǎo)地線覆冰厚度約，檔內(nèi)導(dǎo)地線結(jié)冰長(zhǎng)度約；號(hào)—號(hào)—號(hào)檔內(nèi)導(dǎo)地線全部平均覆冰，厚度為～，鐵塔覆冰厚度約。表4-2014～22年月日，田輝號(hào)線斷路器跳閘，特巡發(fā)現(xiàn)～號(hào)塔檔中相導(dǎo)線發(fā)生斷線事故，斷線點(diǎn)在號(hào)塔小號(hào)側(cè)左右處；6號(hào)塔合成絕緣子串向小號(hào)側(cè)傾斜成耐張串，號(hào)塔懸垂線夾處導(dǎo)線鋁股全部拉斷（僅剩鋼芯），相橫擔(dān)朝大號(hào)側(cè)偏斜約c；號(hào)塔受斷線沖擊力影響，導(dǎo)線懸垂線夾受損斷裂。月日線路特巡時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)倒塔情況；月日線路故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，號(hào)塔塔頭朝小號(hào)側(cè)偏斜cm，相導(dǎo)線橫擔(dān)朝大號(hào)側(cè)偏斜cm，相導(dǎo)線橫擔(dān)朝小號(hào)側(cè)偏斜c；號(hào)塔已折斷并倒落至地面，相導(dǎo)線斷股，相導(dǎo)線埋入雪地及樹(shù)叢中；號(hào)塔相導(dǎo)線線夾處鋁股全部拉斷（僅剩鋼芯），橫擔(dān)朝小號(hào)側(cè)偏斜c；號(hào)塔相導(dǎo)線小號(hào)側(cè)斷落至地面，大號(hào)側(cè)從號(hào)塔懸垂線夾中拉出，掉落至～號(hào)檔中地面；、號(hào)塔中相導(dǎo)線在懸垂線夾掛板處拉出，掉落至塔頭曲臂之中；、號(hào)塔橫擔(dān)均朝大號(hào)側(cè)有不同程度的偏斜。在年月日線路嚴(yán)重覆冰情況下，導(dǎo)線對(duì)地安全距離不足（初步估計(jì)弧垂增大約），根據(jù)斷口兩端外層鋁股局部熔斷情況，相導(dǎo)線對(duì)松樹(shù)放電，因?qū)Ь€鋁股的拉鏈效應(yīng)，使鋁股依次拉斷，然后在覆冰重壓下，導(dǎo)線鋼芯相繼被拉斷。月日對(duì)號(hào)塔相導(dǎo)線進(jìn)行反向拉線補(bǔ)強(qiáng)處理，鐵塔處于臨界平衡狀態(tài)；在月日特巡后到月塔的不平衡張力，發(fā)生倒塔。k寧和號(hào)線從k景寧變電站到k云和變電站，線路全長(zhǎng)k，導(dǎo)線型號(hào)為J，地線型號(hào)為J，絕緣子采用鋼化玻璃，線路于年月日投運(yùn)，設(shè)備運(yùn)行情況良好。表4-21根據(jù)故障情況和故障塔位的基本數(shù)據(jù)，～號(hào)檔距有，兩基塔的海拔高程在m以上，水平檔距在以上。導(dǎo)線實(shí)際覆冰厚度在～（現(xiàn)場(chǎng)覆冰后導(dǎo)線直徑～，導(dǎo)線直徑m），地線實(shí)際覆冰厚度在～m（現(xiàn)場(chǎng)覆冰后地線直徑～，地線直徑），嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值。這些情況可以看出，當(dāng)鐵塔、導(dǎo)地線、金具覆冰超荷重下，全部處于極限受力狀態(tài)，在該檔距內(nèi)號(hào)、號(hào)塔所受的不平衡張力是最嚴(yán)重的，加上臨近檔距變化較大，在該處發(fā)生倒塔斷線的概率最高。二、220kVk雙遂線全長(zhǎng)k，線路投運(yùn)時(shí)間年月日。導(dǎo)線型號(hào)J，地線型號(hào)J，采用鋼化玻璃絕緣子，設(shè)計(jì)風(fēng)速，設(shè)計(jì)覆冰厚度。表4-22年雙遂號(hào)線路故障過(guò)程：月日∶，雙遂號(hào)線跳閘，零序Ⅱ段保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合不成功，相故障，測(cè)距：故障點(diǎn)距遂昌變k。月日，相斷一根子導(dǎo)線、相子導(dǎo)線相互纏繞，、相金具全部斷掉，并延伸到～號(hào)檔。月日，～2號(hào)倒塔，號(hào)、號(hào)鐵塔無(wú)損傷。三、500kV咸寧—夢(mèng)山k輸電線路工程自湖北咸寧k變電站經(jīng)湖北咸寧市咸安區(qū)、通山縣，江西省武寧縣、靖安縣、奉新縣、安義縣、新建縣至南昌市夢(mèng)山k變電站，全長(zhǎng)k。在湖北省與江西省交界處（約km）和江西省武寧縣與靖安縣交界處（約k）海拔m以上的區(qū)段共約km，按重冰區(qū)設(shè)計(jì)，覆冰厚度取，其他地區(qū)覆冰厚度取。覆冰區(qū)及部分高山大嶺地區(qū)采用J導(dǎo)線，其余地區(qū)采用J導(dǎo)線。年月日上午相繼發(fā)生號(hào)（運(yùn)行號(hào)）、號(hào)桿塔斷線、倒塔事故；月日下午號(hào)桿塔向大號(hào)側(cè)扭曲傾覆；號(hào)桿塔左相橫擔(dān)破壞；號(hào)轉(zhuǎn)角塔塔頭破壞嚴(yán)重；～號(hào)橫擔(dān)變形；～號(hào)耐張段導(dǎo)地線及金具絕緣子串受損嚴(yán)重。年月日號(hào)桿塔傾覆；號(hào)桿塔塔頭坍塌；號(hào)桿塔塔頭向大號(hào)側(cè)傾覆，塔身變形。年月日號(hào)塔中橫擔(dān)以上傾覆，～號(hào)地線及部分導(dǎo)線斷線，金具損壞。J導(dǎo)線在無(wú)冰時(shí)的重量為；覆冰時(shí)的重量為m；覆冰時(shí)達(dá)到，為m覆冰時(shí)的倍。J導(dǎo)線在計(jì)算拉斷力的覆冰過(guò)載能力為；在計(jì)算拉斷力的覆冰過(guò)載能力為，即當(dāng)覆冰達(dá)到時(shí)導(dǎo)線就會(huì)被拉斷?！?hào)相鄰塔之間高差大，檔距大小分布不均，桿塔會(huì)受到較大的不平衡張力。號(hào)塔在導(dǎo)線覆冰達(dá)到m時(shí)，不平衡張力就已達(dá)到導(dǎo)線最大使用張力的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)的設(shè)計(jì)值。表4-23表4-24羅坊—第一節(jié)圖5-1在中建立塔線系統(tǒng)有限元模型，桿塔主材采用梁?jiǎn)卧M，斜材采用桿單元模擬。導(dǎo)線、地線和絕緣子串采用索單元模擬。單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有三個(gè)自由度：沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系、、方向平動(dòng)，該單元具有應(yīng)力剛化和大變形功能。將四分裂導(dǎo)線簡(jiǎn)化為單根導(dǎo)線，忽略模型簡(jiǎn)化對(duì)導(dǎo)線剛度的影響，導(dǎo)地線的單元長(zhǎng)度取為。多檔組合模式為————，檔檔距為，檔檔距取、、、和，分別計(jì)算檔均勻脫冰時(shí)塔線系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，重點(diǎn)研究導(dǎo)線最大跳躍高度和鐵塔關(guān)鍵桿件的受力情況。塔線系統(tǒng)有限元模型及采用的坐標(biāo)系見(jiàn)圖。圖5-2式中l(wèi)r——代表檔距，m；式中脫冰檔檔距為，覆冰厚度為，導(dǎo)線脫冰率為，分別按照連續(xù)檔導(dǎo)線模型和塔線系統(tǒng)耦合模型計(jì)算導(dǎo)線跨中點(diǎn)的脫冰跳躍高度，連續(xù)檔的導(dǎo)線有限元模型如圖的導(dǎo)線跳躍高度、跳躍周期見(jiàn)表。由表的計(jì)算結(jié)果可知，塔線耦合作用對(duì)導(dǎo)線跳躍高度的影響不大。連續(xù)檔塔線系統(tǒng)模型的脫冰跳躍高度略小于連續(xù)檔導(dǎo)線模型計(jì)算值，這主要是由于塔線系統(tǒng)模型中鐵塔為彈性體，在導(dǎo)線脫冰跳躍時(shí)會(huì)發(fā)生變形。圖5-3連續(xù)5檔導(dǎo)線有限元模型表5-1不同模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比脫冰檔檔距為，覆冰厚度為，脫冰率為，分別計(jì)算不同脫冰相位置及數(shù)量時(shí)，塔線系統(tǒng)導(dǎo)線脫冰跳躍高度及鐵塔桿件內(nèi)力。導(dǎo)線脫冰跳躍時(shí)，鐵塔塔頭部位的桿件受力變化較大，提取塔頭部分的關(guān)鍵桿件進(jìn)行內(nèi)力分析。塔頭桿件分布如圖所示。不同相脫冰的組合包括上相脫冰、左下相（或右下相）脫冰、左下相和上相同時(shí)脫冰、左下相和右下相同時(shí)脫冰、左下相上相右下相同時(shí)脫冰共工況，工況號(hào)依次為～。圖5-4表5-2分析工況為上相導(dǎo)線脫冰，脫冰檔檔距為，無(wú)高差，脫冰率為，分別計(jì)算覆冰厚度取、、、、和時(shí)，塔線系統(tǒng)導(dǎo)線脫冰跳躍動(dòng)力響應(yīng)。為研究脫冰跳躍的動(dòng)力沖擊效應(yīng)，定義與脫冰跳躍動(dòng)力分析工況對(duì)應(yīng)的靜力分析工況，兩種工況的荷載示意圖見(jiàn)圖。以脫冰為例，靜力工況相當(dāng)于脫冰檔覆冰率為、非脫冰檔覆冰率為的不均勻覆冰情況，動(dòng)力工況則為脫冰檔發(fā)生%脫冰、其余檔不脫冰的情況。根據(jù)圖所示工況定義導(dǎo)線不平衡張力的動(dòng)力放大系數(shù)α和垂直荷載動(dòng)態(tài)放大系數(shù)α如下ΔTd和Vd——分別為脫冰動(dòng)力工況下的掛點(diǎn)不平衡張力和垂直荷載，kN；圖5-5表5-3當(dāng)覆冰厚度達(dá)到一定值（約）時(shí)，導(dǎo)線張力與最大使用張力的比值達(dá)到進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致鐵塔破壞，脫冰跳躍桿塔內(nèi)力分析時(shí)只考慮導(dǎo)線未發(fā)生破斷的情況。塔頭桿件內(nèi)力隨覆冰厚度的變化如圖所示。隨覆冰厚度的增加，鐵塔桿件內(nèi)力隨之增加。冰厚不超過(guò)時(shí)發(fā)生導(dǎo)線脫冰跳躍，鐵塔桿件應(yīng)力比大都小于，桿件應(yīng)力均小于設(shè)計(jì)應(yīng)力值，未發(fā)生破壞。圖5-6表5-4由表可以看出，導(dǎo)線跳躍高度、掛點(diǎn)不平衡張力及垂直荷載（絕對(duì)值）隨檔距的增加而增加。隨檔距的增加，不平衡張力動(dòng)態(tài)放大系數(shù)無(wú)明顯變化規(guī)律，脫冰檔檔距為時(shí)，α取最大值為；垂直荷載放大系數(shù)隨檔距的增加而增加，脫冰檔檔距為時(shí)，α取最大值表5-5圖5-7高差取不同值時(shí)，分別計(jì)算連續(xù)檔塔線系統(tǒng)的脫冰檔導(dǎo)線跨中點(diǎn)跳躍高度、掛點(diǎn)不平衡張力和垂直荷載、掛點(diǎn)荷載放大系數(shù)。處的荷載較大，具體計(jì)算值見(jiàn)表。由表可知，相鄰檔有高差時(shí)，導(dǎo)線跨中點(diǎn)的垂直跳躍高度略小于無(wú)高差情況。且隨著高差的增大，導(dǎo)線跳躍高度略有減小，不平衡張力和垂直荷載逐漸增大。有高差時(shí)的不平衡張力放大系數(shù)α大于無(wú)高差情況，而垂直荷載放大系數(shù)α小于無(wú)高表5-6圖5-8表5-7圖5-9該線路段的設(shè)計(jì)冰厚為，分別計(jì)算未安裝相間間隔棒，檔上相脫冰，冰厚為、、和時(shí)實(shí)際線路段塔線系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)。檔脫冰時(shí)，號(hào)塔及絕緣子的受力較大。圖所示為覆冰，脫冰檔導(dǎo)線達(dá)到最大跳躍高度時(shí)塔線系統(tǒng)的變形圖。表-為不同冰厚時(shí)，脫冰檔導(dǎo)線跨中點(diǎn)跳躍高度、號(hào)塔掛點(diǎn)不平衡張力和垂直荷載和掛點(diǎn)荷載放大系數(shù)。圖5-10表5-8不同冰厚計(jì)算結(jié)果（無(wú)相間間隔棒表5-9不同冰厚桿件應(yīng)力比（無(wú)相間間隔棒）表為安裝相間間隔棒后，冰厚取和時(shí)，號(hào)塔關(guān)鍵部位桿件的應(yīng)力比。對(duì)比表和表可知，安裝相間間隔棒后，鐵塔桿件內(nèi)力明顯降低，各桿件內(nèi)力降低量為～。由表可以看出，上相脫冰時(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)冰厚工況，鐵塔桿件應(yīng)力均未超過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)力；冰厚為時(shí)，部分桿件應(yīng)力超限，其中上曲臂下段主材超限最多，超限幅度為%。圖5-11實(shí)際線路段有限元模型（加相間間隔棒）表5-10不同冰厚計(jì)算結(jié)果（有相間間隔棒）表5-11不同冰厚桿件應(yīng)力比（有相間間隔棒）圖5-12表5-12安裝相間間隔棒后，導(dǎo)線跳躍高度、掛點(diǎn)不平衡張力明顯降低，其中脫冰跳躍高度降低約以上，不平衡張力降低約徑（～）的變化，相間間隔棒與導(dǎo)線的剛度配比發(fā)生變化，脫冰跳躍時(shí)的受力分配受其影響。相間間隔棒棒芯直徑取不同值時(shí)，跳躍高度、不平衡張力差別不大，其中棒芯直徑為時(shí)，導(dǎo)線跳躍高度和不平衡張力值最大；垂向掛點(diǎn)荷載基本相同，即棒芯直徑的取值對(duì)脫冰跳躍動(dòng)力響應(yīng)的抑制效果的影響不大。圖5-13圖5-14圖5-15圖5-16表面主材內(nèi)力在安裝相間間隔棒后降低了約，上曲臂下段主材內(nèi)力降低約。由于相間間隔棒使三相導(dǎo)線耦聯(lián)，上相脫冰時(shí)，下相掛點(diǎn)位大。表5-13表5-14對(duì)比。結(jié)合表和表間隔棒后，跳躍高度降低約，不平衡張力降低；對(duì)于上相與邊相（左下相或右下相）同時(shí)發(fā)生脫冰的情況，垂直排列相間間隔棒的布置方案對(duì)跳躍高度起不到明顯抑制作用，不平衡張力較設(shè)置相間間隔棒前降低約。左下相和右下相同時(shí)脫冰時(shí)，左右兩相導(dǎo)線受力對(duì)。由表低以上，掛點(diǎn)不平衡張力減小左右。安裝相間間隔棒前后的桿件內(nèi)力見(jiàn)表，桿件內(nèi)力在安裝相間間隔棒后也隨之降低，其中受上相脫冰影響較大的上橫擔(dān)下截面主材內(nèi)力降低～。表5-15不同冰厚時(shí)動(dòng)力響應(yīng)及抑制效果（無(wú)相間間隔棒表5-16不同冰厚時(shí)動(dòng)力響應(yīng)及抑制效果（有相間間隔棒表5-17表5-18不同檔距時(shí)動(dòng)力響應(yīng)（無(wú)相間間隔棒表5-19不同檔距時(shí)動(dòng)力響應(yīng)及抑制效果（有相間間隔棒表5-20高差。連續(xù)檔模型，覆冰厚度，上相導(dǎo)線脫冰，在脫冰檔跨中安裝相間間隔棒，相間間隔棒棒芯直徑為，按照封閉式三角形布置。計(jì)算脫冰檔檔距為，m覆冰，脫冰率為，上相脫冰，相鄰檔高差分別為檔距的和時(shí)塔線系統(tǒng)的脫冰跳躍動(dòng)力響應(yīng)。有高差的耐張段有限元模型如圖所示，模型中僅號(hào)塔和號(hào)塔之間有高差，其余檔無(wú)高差。相鄰檔高差取不同值時(shí)，無(wú)相間間隔棒時(shí)的脫冰跳躍動(dòng)力響應(yīng)見(jiàn)表，安裝相間間隔棒后的動(dòng)力響應(yīng)及抑制效果見(jiàn)表。表5-21不同高差時(shí)動(dòng)力響應(yīng)及抑制效果（無(wú)相間間隔棒表5-22不同高差時(shí)動(dòng)力響應(yīng)及抑制效果（有相間間隔棒由表可以看出，高差不同時(shí)，安裝相間間隔棒后，跳躍高度降低左右，掛點(diǎn)不平衡張力減小～，不平衡張力減小百分比隨高差的增大而增大。不同高差時(shí)，安裝相間間隔棒前后的桿件內(nèi)力見(jiàn)表影響較大的上橫擔(dān)下截面主材內(nèi)力降低量逐漸增大（無(wú)高差、高差和高差時(shí)桿件內(nèi)力降低率為、和），這與不平衡張力減小的規(guī)律是一致的。表5-23③：及檔距處（）；方案④：、、檔距處（）。方案①的有限元模型參見(jiàn)圖，后三種方案的有限元模型見(jiàn)圖。分別計(jì)算覆冰厚度、脫冰、脫冰檔檔距時(shí)，無(wú)高差，相間間隔棒棒芯直徑為m，采用不同間隔棒布置方案后的塔線系統(tǒng)脫冰跳躍動(dòng)力響應(yīng)。圖5-17表5-24跳躍高度、不平衡張力及抑制效果（上相脫冰表5-25跳躍高度、不平衡張力及抑制效果（左下相或右下相第二節(jié)圖5-18500kV圖5-19香邵線耐張段斷面示意圖表5-26導(dǎo)線技術(shù)參數(shù)圖5-20連續(xù)3耐張段有限元模型表5-27駐波激勵(lì)參數(shù)計(jì)算值表5-28230+1圖5-21228圖5-22230+1號(hào)塔舞動(dòng)張力及荷載時(shí)程曲線（半波數(shù)為（）號(hào)耐張塔兩側(cè)導(dǎo)線發(fā)生一階舞動(dòng)時(shí)，相鄰直線塔號(hào)塔和號(hào)塔的不平衡張力時(shí)程見(jiàn)圖，不平衡張力峰值為k和k，占最大使用張力百分?jǐn)?shù)為%和%，小于—規(guī)定的直線塔斷線張力百分?jǐn)?shù)和不均勻冰不平衡張力百分?jǐn)?shù)，因此直線塔不會(huì)發(fā)生舞動(dòng)破壞。圖5-23（）號(hào)塔兩側(cè)（和m檔距）發(fā)生一階舞動(dòng)和二階舞動(dòng)時(shí)，兩側(cè)導(dǎo)線單峰峰值分別為和，號(hào)塔不平衡張力時(shí)程見(jiàn)圖，不平衡張力峰值為kN，占最大使用張力百分?jǐn)?shù)為，小于—規(guī)定的直線塔斷線張力百分?jǐn)?shù)和不均勻冰不平衡張力百分?jǐn)?shù)，因此該直線塔不會(huì)發(fā)生舞動(dòng)破壞。圖5-24231號(hào)塔不平衡張力時(shí)程圖5-25231號(hào)塔不平衡張力時(shí)程采用單導(dǎo)線舞動(dòng)荷載計(jì)算值，鐵塔有限元模型及橫擔(dān)桿件編號(hào)如圖所示。以香邵線號(hào)塔為例，將舞動(dòng)不平衡張力和垂直荷載施加在鐵塔相應(yīng)的掛點(diǎn)上，進(jìn)行鐵塔受力分析。參照耐張塔設(shè)計(jì)的斷線工況（兩相導(dǎo)線或一相導(dǎo)線加一根地線），表。圖5-26230+1表5-29舞動(dòng)荷載組合（同側(cè)舞動(dòng)，最大彎假定發(fā)生表中工況對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線一階舞動(dòng)，號(hào)塔斷線設(shè)計(jì)工況掛點(diǎn)荷載取值（設(shè)計(jì)值）與舞動(dòng)工況掛點(diǎn)荷載計(jì)算值見(jiàn)表，荷載計(jì)算中均已考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)和荷載組合系數(shù)（舞動(dòng)組合系數(shù)取）。荷載組合①～③舞動(dòng)荷載作用下（組合系數(shù)）鐵塔變形及橫擔(dān)軸力分布情況見(jiàn)圖～圖。表5-30舞動(dòng)（斷線）圖5-27鐵塔變形及桿件軸力（組合圖5-28鐵塔變形及桿件軸力（組合圖5-29鐵塔變形及桿件軸力（組合荷載組合①～③時(shí)，桿件受力、應(yīng)力比以及與斷線工況的對(duì)比見(jiàn)表～表。可以看出，左相和右相同時(shí)發(fā)生舞動(dòng)與單相發(fā)生舞動(dòng)相比，控制桿件內(nèi)力變化不大。組合系數(shù)取比最大達(dá)到，導(dǎo)致橫擔(dān)發(fā)生破壞。破壞形式與圖所示的現(xiàn)場(chǎng)破壞形式一致。表5-31桿件軸力及應(yīng)力比（組合①：左相舞動(dòng)表5-32桿件軸力及應(yīng)力比（組合②：右相舞動(dòng)表5-33桿件軸力及應(yīng)力比（組合③：左相+右相舞動(dòng)圖5-30表5-34桿件軸力及應(yīng)力比（組合③：左相+右相舞動(dòng)圖5-31230+1影響一個(gè)工程的技術(shù)指標(biāo)主要在于直線塔。直線塔的型式（包括掛線方式、鐵塔外形）交流桿塔。對(duì)于單回路直線型自立塔來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外輸電線路工程廣泛使用的塔型有酒杯塔和貓頭塔兩種（見(jiàn)圖和圖），其他型式的塔基本上是在其基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。酒杯塔和貓頭塔各有優(yōu)缺點(diǎn)，從圖和圖線路所占的走廊要寬，但酒杯塔三相導(dǎo)線高度一樣高，而貓頭塔有一相導(dǎo)線要抬高近，導(dǎo)致鐵塔的負(fù)荷增加，塔重要比水平排列重～。因此要結(jié)合線路所處的位置來(lái)確定哪一種塔最優(yōu)?？偟内厔?shì)是在線路走廊要求嚴(yán)、拆遷量大的地方，多用貓頭塔，甚至有的地方還用V串的貓頭塔；在一些線路走廊要求不嚴(yán)、拆遷量不大的地方，為了降低工程造價(jià)，宜使用酒杯塔。圖6-1酒杯塔（水平排列圖6-2貓頭塔（三角排列圖6-3直流桿塔。羊角型和干字型塔是水平排列直流線路國(guó)內(nèi)外最常用的塔型，見(jiàn)圖和圖，具有型式簡(jiǎn)潔、傳力清楚、塔重較輕、基礎(chǔ)費(fèi)用省、運(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)。自立式門型塔（見(jiàn)圖）較干字型塔可以大幅度縮小極間距，減小扭矩，對(duì)k特高壓線路而言，其極間距可以縮小到最低限值，還可充分節(jié)約線路走廊，保護(hù)環(huán)境。但橫擔(dān)跨度太大，且塔重較干字型塔增重約。懸索拉線塔（見(jiàn)圖）既可以避免自立式門型塔的橫擔(dān)問(wèn)題，又具有門型塔最小極間距（走廊）的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)塔重也是最輕的。但是由于拉線的規(guī)格、拉線的變形、脫冰舞動(dòng)等問(wèn)題，對(duì)于重冰區(qū)不宜采用拉線塔。三柱塔（見(jiàn)圖）可以有效地避免鐵塔受扭情況的發(fā)生，其變形主要就是橫向和縱向變形，而不是扭轉(zhuǎn)變形。在重冰區(qū)，單極運(yùn)行的酒杯塔是為了解決變形的最佳塔型（見(jiàn)圖）。該種塔型是單回交流常用塔型（去掉了兩個(gè)邊橫擔(dān)，即兩個(gè)邊相），氣象區(qū)（覆冰變化明顯的分水嶺）、巖溶區(qū)、采空區(qū)等地也應(yīng)首選單極運(yùn)行的酒杯塔。圖6-4圖6-5圖6-6圖6-7圖6-8圖6-9圖6-10圖6-11拉線塔的選用。拉線塔承受縱向不平衡張力的過(guò)載能力強(qiáng)，可節(jié)省鋼材，但占地大。由于拉線的要求，山區(qū)地形為主的地區(qū)不能使能反而比自立塔高。因而，我國(guó)覆冰區(qū)輸電線路中不推薦采用拉線塔。單回路自立塔的選用。對(duì)于單回路直線型自立塔，國(guó)內(nèi)外輸電線路工程廣泛使用的塔型有酒杯塔和貓頭塔兩種，其他型式的塔型基本上是在其基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。在線路走廊緊張的地方，多用貓頭塔，甚至采用塔。經(jīng)分析，酒杯塔承受覆冰不平衡張力過(guò)載能力強(qiáng)于貓頭塔，因而在我國(guó)覆冰區(qū)輸電線路工程中，推薦使用酒杯塔。單回路轉(zhuǎn)角塔的選用。對(duì)于單回路轉(zhuǎn)角塔，國(guó)內(nèi)大多選用的是干字塔。這種塔型由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳力清晰，占用線路走廊少，而且這種塔型。表6-1ZB1圖6-12ZB1塔規(guī)劃圖表6-2第二節(jié)表6-3表6-4圖6-13表6-5根據(jù)表計(jì)算結(jié)果可知，隨著橫擔(dān)上主材與下主材夾角的增加，橫擔(dān)上下平面主材受力都減小，上下平面主材抗冰能力均有所增加。角度由增大為，下主材抗冰能力提高，上主材抗冰能力提高；增大橫擔(dān)上下主材夾角有利于提高鐵塔抗冰能力，在重覆冰區(qū)加強(qiáng)型桿塔宜增大橫擔(dān)上下主材夾角。由于覆冰加強(qiáng)型直線塔橫擔(dān)較長(zhǎng)，特別是邊相為型串，為了增加橫擔(dān)上下平面夾角，以提高橫擔(dān)抗冰能力，建議采用兩次變坡的梯形橫擔(dān)。表所示為酒杯塔中橫擔(dān)由交叉斜材布置改為單斜材布置后，主材數(shù)量及規(guī)格未發(fā)生變化，正面斜材數(shù)量減少了根，但斜材的規(guī)格普遍增大，因而造成全塔整體的計(jì)算重量增加了，大約增加了。然而，由于中橫擔(dān)正面斜材使用鋼管構(gòu)件，采用交叉布置時(shí)構(gòu)造較為復(fù)雜，同時(shí)節(jié)點(diǎn)板及桿端插板的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于單斜材布置，使得鐵塔的實(shí)際重量可能要重于后者。因此，根據(jù)比較結(jié)果酒杯塔中橫擔(dān)正面采用單斜材布置。圖6-14表6-6表6-7由表可知，最佳的塔身上口寬為，對(duì)應(yīng)其口寬下的鐵塔單面坡度取值應(yīng)為，此時(shí)鐵塔重量最輕，為。由圖可以利于環(huán)境保護(hù)。圖6-15塔身斷面型式一般有矩形（扁塔）、正方形（方塔）兩種。根據(jù)以往k及以下電壓等級(jí)的桿塔設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，扁塔比方塔要輕一些。當(dāng)正面根開(kāi)相同時(shí)，扁塔要比方塔輕～，主要原因在于扁塔的主材規(guī)格較方塔變化不大，但塔身側(cè)面斜材長(zhǎng)度變短，規(guī)格也就有可能減小。較重。此外，方塔的長(zhǎng)短腿與塔身的連接比較簡(jiǎn)單，加工、施工比較方便；而扁塔的長(zhǎng)短腿與塔身連接時(shí)比較復(fù)雜，塔腿面為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，加工放樣工作量大，且施工時(shí)必須注意接腿的方向性。最佳的構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度就是構(gòu)件的強(qiáng)度與穩(wěn)定相當(dāng)時(shí)的計(jì)算長(zhǎng)度（即臨界長(zhǎng)度），密集，增加了擋風(fēng)面積，從而導(dǎo)致外荷載增加，影響塔重。斜材在全塔中的比重要小于主材，根據(jù)計(jì)算，對(duì)于k重冰區(qū)直線塔主材重量要占鐵塔總重量的左右，塔身交叉斜材約占鐵塔總重量的塔主材。對(duì)于覆冰加強(qiáng)型直線塔來(lái)說(shuō)主材規(guī)格普遍在以上，考慮高強(qiáng)度鋼（）和普通鋼（）兩種鋼種，分析主材的臨界長(zhǎng)度，結(jié)果見(jiàn)表。表6-8注表中～的主材，當(dāng)采用時(shí)，最小軸布置的計(jì)算長(zhǎng)度取～最合適，而當(dāng)采用時(shí)，最小軸布置的計(jì)算長(zhǎng)度取～最合適。塔身斜材常用的布置型式有交叉式、正型、倒免同時(shí)受壓的發(fā)生，使斜材受力成為拉壓系統(tǒng)，充分利用拉壓系統(tǒng)的受力特性（拉桿對(duì)壓桿的穩(wěn)定計(jì)算起支撐作用），可減小斜材規(guī)格，降低塔重。根據(jù)以往k工程的經(jīng)驗(yàn)，常用的塔身斜材布置方式有單分式見(jiàn)圖（）和再分式見(jiàn)圖（）～（），覆冰加強(qiáng)型直線塔荷載較大，塔身坡度也就較大，其根開(kāi)隨之增加，由此形成了寬體塔身。為了充分利用主材的計(jì)算長(zhǎng)度，同時(shí)盡可能利用塔身斜材的承載力（免出現(xiàn)過(guò)大的長(zhǎng)細(xì)比），在同一交叉斜材內(nèi)，主材的計(jì)算長(zhǎng)度分段往往會(huì)出現(xiàn)五分式或六分式，因此其交叉斜材的布置方式推薦采用圖-（）和（）所示的型式。圖6-16以往桿塔設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免鐵塔頸部或塔身斜材同時(shí)受壓，最好的辦法就是對(duì)塔身變坡處的第一副斜材改用倒型布置，如圖根據(jù)節(jié)點(diǎn)平衡的力學(xué)原理，斜材始終處于一拉一壓的受力狀態(tài)。為避免橫擔(dān)下平面斜材的同時(shí)受壓，也可以將橫擔(dān)下平面的靠近塔身的第一副斜材改用倒型布置，如圖所示。圖6-17塔身交叉斜材布置和倒“K”然而，根據(jù)以往的線路運(yùn)行和桿塔真型試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在隔面處斜材采用型布置時(shí)，雖然可減小斜材規(guī)格，但桿件傳力復(fù)雜，容易發(fā)生破清晰。因此，重覆冰桿塔塔身斜材的布置型式，應(yīng)根據(jù)實(shí)際計(jì)算情況確定是否采用交叉方式或者倒型布置。圖6-18橫擔(dān)下平面交叉斜材布置和倒“K”橫隔面設(shè)置須滿足—《架空輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中對(duì)鐵塔的構(gòu)造要求：在鐵塔塔身變坡處、直接受扭力的斷面處和塔頂及塔腿頂部斷面處必須設(shè)置橫隔面；在塔身坡度不變段內(nèi)，橫隔面設(shè)置的間距一般不大于平均寬度的倍，也不宜大于個(gè)主材分段。圖6-19圖6-20傳統(tǒng)的接腿模式為“過(guò)渡段方式的公用腿（見(jiàn)表中的型式一、二），上互換，但該方式接身部位傳力路線復(fù)雜，隔面較多，塔重較重，且當(dāng)塔位地形坡度較大時(shí)，不能有效的體現(xiàn)長(zhǎng)短腿減小基面的優(yōu)勢(shì)。為了克服上述傳統(tǒng)模式所帶來(lái)的不利因素，推薦覆冰區(qū)加強(qiáng)型桿塔采用塔腿直接與身部相連的非公用腿模式（見(jiàn)表中的型式三），一是可減輕塔重（可降低左右），另外也可充分發(fā)揮長(zhǎng)短腿減少基面的優(yōu)勢(shì)。表6-9鐵塔接腿（身）圖6-21圖6-22K圖6-23圖6-24ZB1考慮桿端彎矩后，壓彎穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)力均比軸壓穩(wěn)定應(yīng)力（）偏大，塔身主材增大幅度為～，而塔頭見(jiàn)圖（）個(gè)別桿件增幅較大，最高達(dá)到（～），部分桿件計(jì)算總應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)力。其中，桿件～、～和～總應(yīng)力雖然超過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)力（），但未超過(guò)材料屈服強(qiáng)度；桿件～和～總應(yīng)力分別達(dá)到和，僅超過(guò)屈服強(qiáng)度的%和，但此處實(shí)際加工時(shí)采用法蘭連接，強(qiáng)度和剛度均較大，足以滿足彎矩要求。結(jié)果表明，邊橫擔(dān)與塔窗連接處、曲臂節(jié)點(diǎn)及塔身變坡處等節(jié)點(diǎn)位置主材桿端彎矩較大，彎矩應(yīng)力比重大，增加幅度均超過(guò)，其他對(duì)需要加強(qiáng)的部位，既要合理增加節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度，又要適當(dāng)增大節(jié)點(diǎn)周圍主材的設(shè)計(jì)裕度，其他部位可不考慮桿端彎矩影響。桿塔是支撐架空輸電線路的主要結(jié)構(gòu)，其可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。提高輸電桿塔的可靠性，降低其成本造價(jià)，是桿塔結(jié)構(gòu)研究需著重解決的問(wèn)題，而桿塔真型試驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)這一目的的必要手段。：《架空線路結(jié)構(gòu)荷載試驗(yàn)》要求，桿塔在使用之前必須進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證?！都芸蛰旊娋€路桿塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》規(guī)定：“桿塔設(shè)計(jì)采用新理論、新材料或新結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證”鋼管塔結(jié)構(gòu)中可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，為優(yōu)化重冰區(qū)特高壓交流工程施工圖設(shè)計(jì)提供直接依據(jù)，我國(guó)首基特高壓酒杯型鋼管塔于年月日在中國(guó)電力科學(xué)研究院霸州特高壓桿塔試驗(yàn)基地順利通過(guò)真型試驗(yàn)。圖6-25ZB1圖6-26ZB1表6-10塔的加荷點(diǎn)位置示意圖見(jiàn)圖；在桿塔變形控制點(diǎn)處布置個(gè)位移測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖），通過(guò)全站儀可以測(cè)量橫向、縱向、垂直三個(gè)方向的位移值；在主要受力桿件上布置個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，按構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)受力和構(gòu)造的不同特點(diǎn)，共設(shè)計(jì)了種應(yīng)變片粘貼方式，每個(gè)測(cè)點(diǎn)均布置塔于年月日陸續(xù)運(yùn)抵中國(guó)電力科學(xué)研究院霸州特高壓桿塔試驗(yàn)基地，完成地面分段組裝后，年月日～月日利用場(chǎng)內(nèi)的吊車組裝到萬(wàn)能試驗(yàn)基礎(chǔ)上，并完成加荷系統(tǒng)的連接與調(diào)試。起吊及組裝過(guò)程一切正常，試驗(yàn)塔安裝（緊好螺栓）塔組裝后全貌見(jiàn)圖。具體試驗(yàn)過(guò)程：年月日，進(jìn)行了斷左地線，最大垂直力”、斷左導(dǎo)線，最大垂直力”和“斷中導(dǎo)線，最大垂直力個(gè)試驗(yàn)工況；年月日，進(jìn)行了不均勻冰，風(fēng)，最大扭矩”和“左相脫冰跳躍，右相不均勻冰，風(fēng)，最大垂直力個(gè)試驗(yàn)工況，其中前一個(gè)工況在左地線、左導(dǎo)線端部最大實(shí)測(cè)縱向水平位移分別達(dá)到了和，由于變形較大，懷疑局部構(gòu)件產(chǎn)生屈服或變形，但后經(jīng)上塔仔細(xì)檢查后，未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題；年月日，完成了二倍吊裝左導(dǎo)線”、左地線已錨，右地線正錨”、“不均勻冰，風(fēng)，最大彎矩”、不均勻冰，風(fēng)，橫擔(dān)最大扭矩個(gè)試驗(yàn)工況；年月日，進(jìn)行了大風(fēng)，最大垂直力”工況的超載試驗(yàn)，當(dāng)加載至?xí)r，右地線端部最大實(shí)測(cè)橫向水平、縱向水平和垂直位移分別達(dá)到、和，在正常范圍內(nèi)，試驗(yàn)塔局部和整體沒(méi)有出現(xiàn)破壞。圖6-27ZB1圖6-28ZB1位移分析。在試驗(yàn)加載過(guò)程中，桿塔變形不僅包括鋼材受力后彈性形變，而且還包含螺栓孔偏移、安裝間隙等幾何構(gòu)造變形，但目將實(shí)測(cè)位移讀數(shù)減去殘余變形值。一般情況下，當(dāng)鐵塔節(jié)點(diǎn)構(gòu)造剛性較大時(shí)，實(shí)測(cè)位移與計(jì)算位移相當(dāng)；當(dāng)鐵塔的剛度較小時(shí)，實(shí)測(cè)位移往往要大于計(jì)算位移。通過(guò)分析可知，塔理論計(jì)算與試驗(yàn)實(shí)測(cè)位移基本吻合，特別是當(dāng)塔經(jīng)過(guò)前面幾個(gè)工況加載后，螺栓偏移和安裝間隙等基本消除，鐵塔受力狀態(tài)、傳力路徑更加穩(wěn)定，理論計(jì)算和試驗(yàn)實(shí)測(cè)更趨于一致；在大風(fēng)工況時(shí)，橫向水平位移為主要變形方向，加載到計(jì)算值吻合較好，超載試驗(yàn)結(jié)果表明結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生整體失效的情況。圖6-29ZB1圖6-30ZB1從實(shí)測(cè)的結(jié)果來(lái)看，在控制工況下，當(dāng)荷載加到設(shè)計(jì)荷載時(shí)，部分桿件實(shí)測(cè)軸力大于理論計(jì)算的結(jié)果，但最大應(yīng)力沒(méi)有超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度，說(shuō)明鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全合理。同時(shí)塔腿輔助材實(shí)測(cè)軸力未超過(guò)所支撐主材內(nèi)力的，符合—的要求，值得注意，在設(shè)計(jì)時(shí)有必要將水平或接近水平的輔助材規(guī)格適當(dāng)加大（考慮人重荷載）；當(dāng)超載到設(shè)計(jì)荷載時(shí)，桿件的最大應(yīng)力也沒(méi)有超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度，主要是因?yàn)樗戎鞑脑O(shè)計(jì)規(guī)格為φ，而實(shí)際壁厚為，主材實(shí)際橫截面積增大，主材能夠承受更大的荷載。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)是鐵塔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對(duì)于特高壓桿塔特別是鋼管塔尤為重要。一些低電壓等級(jí)桿塔的典型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造或者設(shè)計(jì)險(xiǎn)點(diǎn)主要集中于上下曲臂節(jié)點(diǎn)及塔身變坡處，真型塔將各典型節(jié)點(diǎn)單獨(dú)加工（見(jiàn)圖），采用鍛造法蘭與主材連接，有效避免了構(gòu)件傳力可能存在的偏心，進(jìn)一步明確了傳力路徑，同時(shí)又增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)剛度，大大降低了鐵塔受扭（或彎）時(shí)塔頭的撓曲變形。冰災(zāi)后為掌握桿塔損壞的情況及其對(duì)輸電線路的影響，需對(duì)桿塔的狀態(tài)和力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估的內(nèi)容主要包括構(gòu)件的彎曲度、節(jié)點(diǎn)的破損以及結(jié)構(gòu)的承載性能等。通過(guò)評(píng)估，確定受損后桿塔狀態(tài)和性能等級(jí)，給出桿塔恢復(fù)重建的策略。對(duì)于輸電線路的評(píng)估，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)主要采用W—《架空輸電線路狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，該導(dǎo)則可以系統(tǒng)全面地評(píng)價(jià)輸電線路的狀態(tài)。在該導(dǎo)則的基礎(chǔ)上，針對(duì)冰災(zāi)后桿塔損壞的特點(diǎn)，目前冰災(zāi)后桿塔評(píng)估的方法主要有基于層次分析法、可靠度理論的評(píng)估技術(shù)。第一節(jié)層次分析法（eyccycss，）是美國(guó)著名運(yùn)籌學(xué)專家sy于世紀(jì)年代中期提出的將半定性、半定量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定量計(jì)算的一種有效決策方法，該法原理簡(jiǎn)單，有較嚴(yán)格的數(shù)學(xué)依據(jù)，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的分析與決策。層次分析法的實(shí)質(zhì)是把復(fù)雜問(wèn)題