避雷针是高压变电站中的重要防雷设施,为了能够覆盖一定的保护范围,起到较好的防雷效果,避雷针通常设置在变电构架上,由圆钢管分段组成,高度一般为10-30m,属于典型的高耸结构。由于常年在野外高空环境工作,构架避雷针结构受风荷载的影响较大,风振响应较为显著,使得避雷针薄弱部位产生大量的应力循环,长此以往会大大降低避雷针的使用寿命,甚至发生失效断裂等事故。近年来我国各地区高压变电站构架避雷针断裂情况时有发生,造成了严重影响。以往针对构架避雷针受力性能的研究,主要集中在单杆避雷针的材料与静力性能等方面,对于构架避雷针的研究也主要以单榀结构为主,对于更接近于工程实际的全联合构架避雷针结构整体的研究较少。基于以上背景,本文采用ANSYS软件建立全联合构架避雷针结构的有限元模型,分析其风振响应特点,并将全联合构架形式与单榀构架形式进行对比,研究其空间作用。本文主要研究工作如下:(1)根据所在地风场的基本特性和全联合构架避雷针结构的特点,选取了不同位置的节点作为风速模拟点,使用脉动风Davenport谱对结构上的各个风速模拟点进行风速时程模拟,得到各点的风速时程曲线。(2)使用ANSYS有限元软件对安装有避雷针和未安装避雷针的全联合构架结构进行建模,通过模态分析得到结构的自振频率、振型等动力特性。将模拟得到的大风下不同风向角的脉动风荷载施加于结构上,计算结构在风荷载下的动力时程响应。通过对响应时程数据的分析对比,研究了上部避雷针对于全联合构架风振响应的影响,分析了减小结构风振响应的途径。(3)通过对比分析单榀构架避雷针结构和全联合构架避雷针结构的风振响应,计算了空间作用的影响系数,分析了空间作用对结构风振响的影响特点。基于上述结果,对全联合构架避雷针结构进行静力加载分析,并与动力响应结果进行对比,得到了避雷针结构的位移风振系数。通过上述工作,得到以下结论:(1)设置上部避雷针对于全联合变电构架结构具有较大影响,设置避雷针后结构整体的自振频率降低,且低阶振型以避雷针的弯曲为主;同时避雷针的响应也受下部构架影响而发生改变。避雷针的风振响应主要为背景响应,但随着节点高度的增大,其共振响应的含量也随之增加;全联合构架的避雷针安装位置对于结构的风振响应具有一定影响,位于风上游的边部避雷针最为不利,设计中在满足保护范围和电气性能的情况下,可将避雷针安装在中部位置。(2)全联合构架的空间作用能够折减避雷针在X方向上的风振响应,但在Y方向上会产生放大,对于构架自身,在X方向上响应影响不大,但在Y方向上出现了较大的放大;全联合构架避雷针结构的位移风振系数受安装位置影响较大,对于构架自身建议取3.0,对于上部避雷针建议取3.3。