[00141449]输电塔带电高空焊接加固技术研究及应用

本项目属于输电线路运维领域。 输电塔作为重要的生命线电力工程设施,是输电线路的直接支撑结构,其安全可靠运行对确保电网安全具有重要意义。部分在役输电角钢塔由于原塔型的设计缺陷,存在承受风载以及抗覆冰能力差的缺点,在服役过程中易发生倒塔事故,严重威胁电网运行安全。以ZGu2（7727）110 千伏双回路直线塔型为例,该塔型由于塔材尺寸设计裕度不足,在极端天气条件下容易造成铁塔倾覆,山东电网曾相继4 次发生该塔型倒塔事故,成为电网运行极大的安全隐患。准确分析输电塔倒塌原因,采用合理的加固技术对输电塔进行补强加固,可显著提高输电塔承载能力,避免输电塔受损和破坏事故发生,具有重要的工程应用价值。 本项目立项前,缺乏精确的输电塔构件力学分析与计算方法,而输电塔加固工程界主要采用螺栓并联角钢的方法,存在应力滞后,承载力提高程度低,节点加固困难等缺点。本项目基于输电塔倒塌事故分析,对输电塔力学特性进行了有限元模拟计算,研发了输电塔带电焊接加固技术,完成了输电塔加固与强度一体化提升,大幅提高了整条输电线路抵御自然灾害能力,确保了输电线路的安全性。 本项目通过技术研究和工程化应用,取得了如下几方面的创新： 1. 建立了塔线耦合有限元模型,开展了110kV ZGu2 型输电塔结构静力学分析,明确了该塔型在极端天气下由于设计裕度不足而导致倒塔。 2. 创新性的提出了输电塔带电焊接加固技术,设计了输电塔焊接加固结构形式,制定了输电塔焊接加固成套工艺,首次实现了采用焊接技术对输电塔进行加固。 3.开展了输电塔加固角钢焊接结构残余应力有限元数值模拟,计算了残余应力的分布以及外力作用下角钢件的变形,对比了加固条件下角钢刚度变化,建立了输电塔焊接加固角钢部件焊接结构力学特性。 4. 首次开展了焊接加固110kV ZGu2 型输电塔真型强度试验,结果表明加固后输电塔承载能力得到大幅度提高。 项目研究成果通过了科技成果鉴定,鉴定委员会一致认为,该项目成果达到了国际领先水平。 本项目授权发明专利2 项,实用新型专利4 项,发表论文4 篇。 本项目研发的技术在山东电网得到了良好推广应用,目前采用该技术已完成山东电网16 个地市公司共计500余基输电塔带电加固工程,加固后输电塔运行情况良好,避免了铁塔倾覆等恶性事故发生,极大的提高了输电线路安全性,具有重大的经济和社会效益。本项目获得国网山东省电力公司安全质量嘉奖并被录入国网公司工作动态。