复合绝缘横担大风工况有限元分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20241128.014

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (11): 100-107.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20241128.014

复合绝缘横担大风工况有限元分析

蔡炜^1,2, 刘敬华³, 吴雄^1,2*, 李健^1,2, 孙启刚⁴

1.国网电力科学研究院有限公司,南京 211106;
2.国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司,武汉 430074;
3.国家电网有限公司设备部,北京 100031;
4.国网山东省电力公司经济技术研究院,济南 250021

收稿日期:2023-08-21 出版日期:2024-11-28 发布日期:2025-01-14
通讯作者: 吴雄(1982—),男,博士,教授级高工,主要从事电力新材料及功能方面的研究,36291176@qq.com。
作者简介:蔡炜(1974—),男,博士,教授级高工,研究方向为输电线路外绝缘。
基金资助:
国家电网公司科技项目“提升老旧输电线路抗冰和抗台能力的复合绝缘横担关键技术及应用研究”专项基金(SGSDJY OOSJJSS2100044)

Finite element analysis of composite insulating cross arms under high wing conditions

CAI Wei^1,2, LIU Jinghua³, WU Xiong^1,2*, LI Jian^1,2, SUN Qigang⁴

1. State Grid Electric Power Research Institute Co., Ltd., Nanjing 211106, China;
2. Wuhan Nari Limited Company, State Grid Electric Power Research Institute, Wuhan 430074, China;
3. Equipment Department of State Grid Corporation of China, Beijing 100031, China;
4. State Grid Shandong Electric Power Company Economic and Technical Research Institute, Jinan 250021, China

Received:2023-08-21 Online:2024-11-28 Published:2025-01-14

摘要/Abstract

摘要： 近年来极端天气频繁发生,给电网的正常运行带来了极大的隐患,使用新型复合绝缘横担可有效提高输电线路的绝缘性能和抵抗强风的能力。本文针对110 kV复合绝缘横担结构,考察0°、90°、45°和60°风向下复合绝缘横担的位移和应力。研究结果表明:在设计风速为27 m/s时,复合绝缘横担整体稳定,连接可靠,最大位移发生在0°风向时的拉杆中部,达到16.95 mm,最大等效应力位于0°风向杆塔侧连接构件上,其值达到81.21 MPa。通过升降法改变风速,预测稳定运行的最大风速约为31 m/s,具有抵抗11级暴风的能力。

关键词: 复合绝缘横担, 机械性能, 大风工况, 有限元分析, 复合材料

Abstract: In recent years, extreme weather has occurred frequently, posing great risks to the normal operation of the power grid. The use of new composite insulation cross arms has effectively improved the insulation performance and resistance to strong winds of transmission lines. This article investigates the displacement and stress of the 110 kV composite insulated cross arm structure under wind directions of 0°, 90°, 45°, and 60°. The research results show that the composite cross arm is generally stable and reliably connected at a design wind speed of 27 m/s. The maximum displacement occurs in the middle of the tie rod at 0° wind direction, reaching 16.95 mm, and the maximum equivalent stress is located on the connecting component on the tower side of the 0° wind direction, with a value of 81.21 MPa. By changing the wind speed through the lifting and lowering method, the maximum wind speed for stable operation is predicted to be about 31 m/s, which has the ability to resist level 11 storms.

Key words: composite insulating cross arm, mechanical properties, high wind condition, finite element analysis, composites

中图分类号:

TB332

蔡炜, 刘敬华, 吴雄, 李健, 孙启刚. 复合绝缘横担大风工况有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(11): 100-107.

CAI Wei, LIU Jinghua, WU Xiong, LI Jian, SUN Qigang. Finite element analysis of composite insulating cross arms under high wing conditions[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(11): 100-107.

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Finite element analysis of composite insulating cross arms under high wing conditions

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