安装新型铅减震器的500 kV氧化锌避雷器动力特性

为研究新型铅金属减震器对高压电气设备动力特性的影响,对安装该减震器前后500kV氧化锌避雷器采用单输入单输出(SISO)方法进行了动力特性试验和有限元分析。试验结果表明:安装新型铅减震器前后500kV氧化锌避雷器的基频在1～10Hz之间且相差很小,振型基本一致;反映了设备整体刚度较小,新型铅金属减震器基本没有改变设备的频率和振型。安装新型铅金属减震器后500kV氧化锌避雷器的阻尼比比原来增大了近3倍,说明这种减震器是以提供设备附加阻尼的方式实现减震控制的。新型铅金属减震器可使避雷器支持瓷套根部应变减少46%以上且可以明显降低其顶部的加速度和位移。有限元分析结果表明:安装新型铅减震器前后500kV氧化锌避雷器的振型以水平振型为主,竖向振型和扭转振型不明显。     

管母支撑滑动金具耦联体系抗震性能

特高压直流设备金具作为设备间相互连接的重要节点,其一旦在地震中发生损坏,将直接导致设备电气功能的丧失。本文通过对±800kV特高压直流换流站典型管母支撑滑动金具开展低周反复加载试验,研究了该类型金具的抗震性能;通过建立复合支柱绝缘子与管母线耦联体系有限元模型,分析了不同地震加速度等级输入下绝缘子和滑动金具的地震响应;通过建立连接单元释放单向位移和单向转动的限制以模拟滑动金具在实际电气设备回路中与管母的连接,提出了将滑动金具等效为非线性弹簧的计算方法,为减小地震作用下设备的耦合效应,得到了滑动金具滑动槽长度设计值。     

双洞洞距洞径比对地震下围岩稳定性研究

为确保洞群间围岩的稳定性、施工及运行期的安全性以及经济上的合理性,选择相应合理的洞间距则至关重要.对于确定双洞合理洞距洞径比,规范往往只是针对开挖情况,并没有考虑地震作用.本文针对不同洞径的相邻隧洞,分析了在不同地震作用和不同本构下不同间距对软岩型洞室围岩的动力响应,基于洞间岩体塑性区贯通与否、隧洞围岩关键点相对位移曲线拐点,初步确定地震作用下软岩型双洞的合理洞距洞径比.结果表明,在地震作用下,双洞距离越近,围岩监测点的相对位移就越大,当距离小于洞径时,相对变形则远远大于其他情况,当距离在2～3倍时,相对变形则基本维持在一个稳定值;对于不同直径的洞室,在开挖作用下其合理间距是不一样的,但基本在1.5左右;先开挖,后受地震作用时,双洞围岩的响应趋势是一致的,与洞径大小无关,且其合理洞距洞径比大约在2～3之间;相比于开挖扰动影响,地震作用下的合理洞距洞径比要大,因此当需要确定高地震烈度地区软岩型双洞的合理洞间距时,除了要考虑开挖稳定情况,还要考虑地震作用.在类比其他文献的研究成果和国内外几个典型隧道的洞距洞径比的基础上,说明本文的结果比较符合实际情况.     

考虑土-结构相互作用的特高压变压器抗震性能分析

特高压变压器是变电站内重要的电气设施,进行变压器抗震计算时一般把地基基础考虑为绝对刚性,忽略了土体的影响。本文研究基于有限元数值仿真建立了土体-变压器的抗震分析模型,该模型考虑了土体在地震载荷下的非线性力学行为,并研究了变压器刚度及阻尼比变化对变压器抗震性能的影响。结果表明：数值模型与试验结果的频率误差在10%以内;在土体非线性力学行为影响下,随着地震峰值加速度的增加,特高压变压器的地震响应呈现出非线性增加的趋势;在0.2 g、0.4 g、0.8 g(g为重力加速度)地震激励下高压套管应力与试验误差分别为3.3%、2.6%、5.6%,说明了仿真分析力学模型的有效性。随着变压器刚度的增加,作为变压器薄弱环节的高压套管应力减小;阻尼比增加,设备的地震响应先增加后减小。研究成果可为特高压变压的抗震设计提供指导。     

地震中变电站电气设备损坏原因分析及仿真

调研了汶川地震与雅安地震中变电站电气设备的受损情况,总结出套管或瓷瓶受损及电气设备较为细长是设备损坏的主要原因,并针对提出利用复合绝缘套管及加装隔减震装置是提高电气设备抗震能力的有效措施。调研分析了国内科研机构在抗震理论方面的研究成果,总结了国内科研机构在抗震理论、抗震应用及软件开发有较为深入研究的结论,并指出现有抗震规范的不足。通过比较GIS套管仿真计算结果与试验结果的差别,得出利用软件计算设备的抗震性需要对模型进行更加深入的研究的结论。     

风荷载作用下特高压变压器套管接线柱结构受力仿真与试验

为分析风荷载作用下引下线对特高压变压器套管顶部接线柱的作用效应,通过仿真分析与等效风荷载试验测试方法研究了端子板类型、引下线布置方式、跨点间距变化等影响因素对变压器套管接线柱应力作用。结果表明：在风速作用下套管接线柱是结构体系的受力薄弱部分,无法满足25.98m/s风速作用的结构安全要求;仿真分析模型与试验测试结果误差在-9.06%~7.97%;采用一字型端子板、单引下线结构形式可降低34.60%套管接线柱受力。可见进行引下线结构体系优化,可确保变压器套管在户外环境下的安全运行。     

110 kV电容器组地震模拟振动台试验

本项研究在模拟地震振动试验台上对一台特高压变电站内的实际110 kV电容器组设备进行测试.通过白噪声激励,明确该实际设备的动力特性;通过标准时程波激励,测定地震作用下该设备关键部位的加速度、应变、位移等参数,测定电容器组设备的地震响应规律.测试结果显示,电容器组设备2个水平方向的1阶频率分别为2.27 Hz和2.31 Hz,因此具有较高的地震易损性;在输入峰值加速度为0.4g的标准时程波时,电容器组根部绝缘子的最大应力为40.80 MPa,小于材料破坏应力.试验表明,电容器组各层结构均存在地震加速度放大效应;在地震作用下,设备的支柱绝缘子为地震中的易损部位,对此可通过提高瓷强度和连接刚度等方式提高绝缘子的抗震能力.