基于有限元法的三相接地线放线架架体稳定性分析

田旭伟

(云南电网有限责任公司红河供电局,云南 红河661100)

接地线分为低压接地线（220/380V）、高压接地线（10kV）、接触网接地线三类。根据电力安全工作规程:悬挂接地线的导线或设备要先要验电，确认无电时才能挂接地线;先挂接地侧接地线，后挂设备或导线侧;拆接地线顺序相反，先拆设备侧，后拆接地侧的接地线;挂接地线时要有专人监护，并且所使用的接地器具应符合规定，接地线应按电压等级使用。成套的接地线应采用透明护套的多股软铜线，其截面积不得小于25 平方毫米，同时应满足装设地点短路电流的要求。接地线应使用专门的线夹进行固定，禁止使用缠绕的方法进行接地。断开耐张线路引线时，应在断开引线的两侧装设接地线。三相短路接地线在线路停电检修作业中被广泛使用，而三相短路接地线在装设、拆除过程中，因为接地线过长，使用绳索上下传递时往往会缠绕在一起，作业人员浪费较多的时间和精力整理接地线，不符合精益化作业的要求，降低了检修作业的效率，增加了检修作业人员的负担。本文设计了一种便携式三相接地线收束器，并使用大型通用有限元法对三相接地线放线架架体稳定性进行分析。

1 模型建立

1.1 三维模型建立

本模型根据供公司拟投入服役的三相接地线收束器建立实体模型。该收束器架体使用Q235 钢制作，展卷轮使用铝合金材质，主体分为三段呈腰鼓型。其具体结构如图1 所示。

图1 三相接地线收束器

为进行有限元分析，将在大型通用有限元仿真软件ANSYS 中的所需的物理特性参数列于表1。

表1 材料物理特性参数

1.2 网格划分

只有将实体模型转换为有限元模型，才能迭代计算出正确的受力情况。进行网格划分的命令流如图所示：

ESEL,S,,,,1,7

ESIZE,2

ALLS

MESH

得到的网格划分图如图2 所示。

图2 有限元模型局部图

2 边界条件施加

收束导线时，导线对架体产生反作用力。本文将此作用力施加在展卷轮的边缘，作为三个集中荷载以模拟导线的反作用力作用。将架体的底部铰支，考察架体的受力情况。

3 结果与讨论

图3 仿真结果

从仿真结果可以看出，高空作业平台的本体在作业人员登上后，其最大位移出现在处。平台各处的所受的轴力均较小。观察图3(b)所示的等效应力(von mise stress)分布图可以发现，最大的应力为3.7MPa，出现在滑车槽底与导线接触处，均远小于导线及滑车所采用的材料的屈服强度。各连接点之间的应力值均较小，在3.7kPa～0.41MPa 之间，连接稳定。

仿真结果表明，本预备投入使用的输电线路高空作业平台所使用的结构设计规范，受力符合安全要求。