500kV緊湊型輸電線路V形復(fù)合絕緣子屈曲特性研究.pdf

1、絕緣子是架空輸電線路中懸掛與支撐導(dǎo)線的電氣絕緣器件，對保障輸電線路安全運行起到至關(guān)重要的作用，復(fù)合絕緣子以其良好的防污閃性能，在電網(wǎng)運行中得到廣泛應(yīng)用。與此同時，其斷裂破壞故障也時有發(fā)生，造成輸電線路掉串、掉線事故，威脅著電網(wǎng)的安全運行。
　　2010年，昌平一房山500kV緊湊型線路發(fā)生國內(nèi)首次有記錄的復(fù)合絕緣子屈曲失效斷裂事故，這與以往懸垂串、耐張串中絕緣子在軸向拉力作用下斷裂的破壞形式完全不同。因此，有必要對V形復(fù)合絕緣子串

2、的屈曲力學(xué)特性進行深入研究，為其加工工藝改進和運行更換周期確定提供參考。本文通過ANSYS建模仿真，分別基于線性、非線性大變形理論對V串的屈曲變形情況及力學(xué)特性進行了研究。
　　分析了線路走廊途徑區(qū)域的典型氣象條件，分別計算出V串懸掛點的水平和垂直外載荷，確定了極端氣象條件下的最大風偏角度及其對V串受力的影響。介紹了復(fù)合絕緣子及其芯棒的生產(chǎn)工藝特點，基于Halpin-Tsai方程理論，在ANSYS環(huán)境中建立了玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂材

3、料的有限元模型。分別用數(shù)值法、解析法求得復(fù)合芯棒的屈曲臨界載荷，對芯棒進行了非線性屈曲分析。對V串整體的屈曲失穩(wěn)變形情況進行了仿真模擬。
　　結(jié)果表明:最大風偏角大于V串夾角的一半，下風向絕緣子在軸向壓力作用下發(fā)生屈曲變形;復(fù)合芯棒屈曲臨界載荷的數(shù)值解和解析解相差不超過0.2％，驗證了建模的有效性，第3階屈曲模態(tài)振型與實際變形情況比較接近;對V串整體失穩(wěn)變形的仿真模擬發(fā)現(xiàn)，中間聯(lián)板偏轉(zhuǎn)角度對特征值、特征矢量的影響顯著。