基于有限元法的三相接地線放線架架體穩定性分析

田旭偉

(云南電網有限責任公司紅河供電局,云南 紅河661100)

接地線分為低壓接地線（220/380V）、高壓接地線（10kV）、接觸網接地線三類。根據電力安全工作規程:懸掛接地線的導線或設備要先要驗電，確認無電時才能掛接地線;先掛接地側接地線，后掛設備或導線側;拆接地線順序相反，先拆設備側，后拆接地側的接地線;掛接地線時要有專人監護，并且所使用的接地器具應符合規定，接地線應按電壓等級使用。成套的接地線應采用透明護套的多股軟銅線，其截面積不得小于25 平方毫米，同時應滿足裝設地點短路電流的要求。接地線應使用專門的線夾進行固定，禁止使用纏繞的方法進行接地。斷開耐張線路引線時，應在斷開引線的兩側裝設接地線。三相短路接地線在線路停電檢修作業中被廣泛使用，而三相短路接地線在裝設、拆除過程中，因為接地線過長，使用繩索上下傳遞時往往會纏繞在一起，作業人員浪費較多的時間和精力整理接地線，不符合精益化作業的要求，降低了檢修作業的效率，增加了檢修作業人員的負擔。本文設計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三相接地線放線架架體穩定性進行分析。

1 模型建立

1.1 三維模型建立

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

圖1 三相接地線收束器

為進行有限元分析，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列于表1。

表1 材料物理特性參數

1.2 網格劃分

只有將實體模型轉換為有限元模型，才能迭代計算出正確的受力情況。進行網格劃分的命令流如圖所示：

ESEL,S,,,,1,7

ESIZE,2

ALLS

MESH

得到的網格劃分圖如圖2 所示。

圖2 有限元模型局部圖

2 邊界條件施加

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

3 結果與討論

圖3 仿真結果

從仿真結果可以看出，高空作業平臺的本體在作業人員登上后，其最大位移出現在處。平臺各處的所受的軸力均較小。觀察圖3(b)所示的等效應力(von mise stress)分布圖可以發現，最大的應力為3.7MPa，出現在滑車槽底與導線接觸處，均遠小于導線及滑車所采用的材料的屈服強度。各連接點之間的應力值均較小，在3.7kPa～0.41MPa 之間，連接穩定。

仿真結果表明，本預備投入使用的輸電線路高空作業平臺所使用的結構設計規范，受力符合安全要求。