变电站避雷针塔安全性评定方法

摘要

本发明涉及一种变电站避雷针塔安全性评定方法，包括步骤有：(1)将避雷针塔按高度方向平均分成四个部分，分别计算各部分的风载荷等效集中力；（2）获得各部分的等效集中力后，在有限元数值模拟软件中，建立避雷针杆的完整等效集中力模型；(3)确定避雷针塔结构中承受应力较大的部位和较小的部位；(4)确定服役若干年钢材性能是否发生了劣化；(5)分析避雷针杆的疲劳寿命。按照本发明方法不但可以有效防止重大隐患避雷针的继续服役，消除安全隐患，更重要的是可对正在服役的避雷针进行安全评估后，获得剩余寿命，避免塔的早期失效，此项技术如果在国内全面推广，每年将为国家节省数十亿资金。

主权项

一种变电站避雷针塔安全性评定方法，其特征在于包括步骤如下：(1)将避雷针塔按高度方向平均分成四个部分，分别计算各部分的风载荷等效集中力，具体计算方法为：根据标准风压的计算公式：$\omega =\frac{r}{2g}{V}^2$式中为风压系数，v为风速，风载荷并不是垂直作用在避雷针杆上，但是由于偏差角度很小，将风载荷简化为垂直作用在避雷针上，任意高度a处的风压计算公式为：${\omega }_a=\omega {\left(\frac{a}{10}\right)}^{2\alpha }$式中ω为10m高度处的标准风压，α为地面粗糙度，F＝C_F·ω_a·A式中C_F为风阻力系数，ω_a为任意位置处重点位置的风压；(2)获得各部分的等效集中力后，在有限元数值模拟软件中，建立避雷针杆的完整等效集中力模型；(3)确定避雷针塔结构中承受应力较大的部位和较小的部位，具体方法为：在ANSYS软件中，对模型进行网格划分、对避雷针杆添加约束与载荷，施加风载荷集中力作用，得到其在静载荷作用下的工作情况，从而确定避雷针塔结构中承受应力较大的部位和较小的部位；(4)确定服役若干年钢材性能是否发生了劣化，其中，对服役期为20年的钢材性能是否发生了劣化的具体判定方法为：针对拆解下的服役20年的避雷针塔，分别在经验判断承受应力较大的部位和应力较小的部位截取钢材，进行金相对比、强度对比、韧性对比、疲劳性能对比试验，通过避雷针杆的完整等效集中力模型数据与服役20年的避雷针塔材料数据的对比，确定服役若干年钢材性能是否发生了劣化；(5)分析避雷针杆的疲劳寿命，具体方法是：使用Miner准则进行避雷针剩余寿命分析，变幅疲劳中各个应力幅△σ_i所造成的损伤用n_i/N_i来定量表示，且可以线性叠加；①首先计算避雷针塔在疲劳载荷下的损伤，经过模拟计算，得到避雷针塔最危险部位在一年之内的应力载荷谱，则构造细节在(△σ_i，n_i)重复载荷作用下的每年的损伤度为：$D_b=\underset{i=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}\frac{n_i}{N_i}$式中：n_i为应力幅△σ_i的循环次数；N_i为按照应力幅△σ_i进行常幅试验时，达到破坏的循环次数，当D_b＝1时，达到疲劳破坏；②剩余疲劳寿命；T_R＝(N_C‑∑n_i)/n_yN_C相应于选定疲劳评定曲线产生疲劳破坏时的应力循环次数；∑n_i至今已产生的应力循环次数总和，低于疲劳极限的盈利循环次数不计；n_y为相应于D_b的将来载荷等级引起的一年内产生的应力循环次数。