基于有限元法的三相接地線放線架架體穩(wěn)定性分析

田旭偉

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局,云南 紅河661100)

接地線分為低壓接地線（220/380V）、高壓接地線（10kV）、接觸網(wǎng)接地線三類。根據(jù)電力安全工作規(guī)程:懸掛接地線的導(dǎo)線或設(shè)備要先要驗(yàn)電，確認(rèn)無(wú)電時(shí)才能掛接地線;先掛接地側(cè)接地線，后掛設(shè)備或?qū)Ь€側(cè);拆接地線順序相反，先拆設(shè)備側(cè)，后拆接地側(cè)的接地線;掛接地線時(shí)要有專人監(jiān)護(hù)，并且所使用的接地器具應(yīng)符合規(guī)定，接地線應(yīng)按電壓等級(jí)使用。成套的接地線應(yīng)采用透明護(hù)套的多股軟銅線，其截面積不得小于25 平方毫米，同時(shí)應(yīng)滿足裝設(shè)地點(diǎn)短路電流的要求。接地線應(yīng)使用專門的線夾進(jìn)行固定，禁止使用纏繞的方法進(jìn)行接地。斷開耐張線路引線時(shí)，應(yīng)在斷開引線的兩側(cè)裝設(shè)接地線。三相短路接地線在線路停電檢修作業(yè)中被廣泛使用，而三相短路接地線在裝設(shè)、拆除過(guò)程中，因?yàn)榻拥鼐€過(guò)長(zhǎng)，使用繩索上下傳遞時(shí)往往會(huì)纏繞在一起，作業(yè)人員浪費(fèi)較多的時(shí)間和精力整理接地線，不符合精益化作業(yè)的要求，降低了檢修作業(yè)的效率，增加了檢修作業(yè)人員的負(fù)擔(dān)。本文設(shè)計(jì)了一種便攜式三相接地線收束器，并使用大型通用有限元法對(duì)三相接地線放線架架體穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

1 模型建立

1.1 三維模型建立

本模型根據(jù)供公司擬投入服役的三相接地線收束器建立實(shí)體模型。該收束器架體使用Q235 鋼制作，展卷輪使用鋁合金材質(zhì)，主體分為三段呈腰鼓型。其具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 三相接地線收束器

為進(jìn)行有限元分析，將在大型通用有限元仿真軟件ANSYS 中的所需的物理特性參數(shù)列于表1。

表1 材料物理特性參數(shù)

1.2 網(wǎng)格劃分

只有將實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為有限元模型，才能迭代計(jì)算出正確的受力情況。進(jìn)行網(wǎng)格劃分的命令流如圖所示：

ESEL,S,,,,1,7

ESIZE,2

ALLS

MESH

得到的網(wǎng)格劃分圖如圖2 所示。

圖2 有限元模型局部圖

2 邊界條件施加

收束導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線對(duì)架體產(chǎn)生反作用力。本文將此作用力施加在展卷輪的邊緣，作為三個(gè)集中荷載以模擬導(dǎo)線的反作用力作用。將架體的底部鉸支，考察架體的受力情況。

3 結(jié)果與討論

圖3 仿真結(jié)果

從仿真結(jié)果可以看出，高空作業(yè)平臺(tái)的本體在作業(yè)人員登上后，其最大位移出現(xiàn)在處。平臺(tái)各處的所受的軸力均較小。觀察圖3(b)所示的等效應(yīng)力(von mise stress)分布圖可以發(fā)現(xiàn)，最大的應(yīng)力為3.7MPa，出現(xiàn)在滑車槽底與導(dǎo)線接觸處，均遠(yuǎn)小于導(dǎo)線及滑車所采用的材料的屈服強(qiáng)度。各連接點(diǎn)之間的應(yīng)力值均較小，在3.7kPa～0.41MPa 之間，連接穩(wěn)定。

仿真結(jié)果表明，本預(yù)備投入使用的輸電線路高空作業(yè)平臺(tái)所使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，受力符合安全要求。