间接空冷塔地震反应特性研究

为了揭示超大型冷却塔的地震反应特性,以某电厂超大型间接空冷塔为背景,使用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,对结构进行水平地震作用下的反应谱及动力时程分析。计算结果表明,冷却塔支柱的加速度放大系沿高度增加,塔筒的加速度放大系数沿高度递减,支柱与塔简连接点处加速度放大系数达到最大;动力时程分析法得的结果大于反应谱分析法得到的结果,最大值增加27.90%,因此将抗震动力时程分析作为设计时的比较、补充、验算手段是非常必要的;在进行地震高烈度区冷却塔的结构设计时,应对塔筒与支柱连接处采取结构加强措施。     

±1200 kV特高压直流穿墙套管抗震性能分析北大核心CSCD

为评估特高压穿墙套管的抗震性能,建立了某型1200 kV特高压穿墙套管仿真模型,针对该模型进行了动力特性分析,并通过时程计算方法获取地震下穿墙套管的加速度、位移及应力响应,分析其加速度放大系数以及根部应力峰值。基于结构地震响应研究了谱放大系数曲线及其峰值影响因素,进一步分析了法兰加劲肋和安装板厚度对地震响应的影响。研究表明:在地震波反应谱平台段内,穿墙套管顶部加速度存在明显放大效应,轴向谱加速度放大系数峰值出现在安装板面外变形模态频率附近。法兰加劲肋的设置可有效降低穿墙套管轴向加速度峰值,并减小安装板和法兰根部的应力峰值。随着安装板厚度的增加,穿墙套管轴向加速度峰值和安装板的应力峰值均减小,且随着板厚越大降低幅度逐渐平缓。     

串补平台抗震动力学分析与优化研究

针对特高压串补平台结构系统设计需满足抗震稳定性要求,建立了基于刚柔耦合多体动力学模型,得到平台整体固有频率和振型,并在模态分析基础上,研究了频域范围内不同设计变量对系统幅频响应函数的影响.结合标准地震时程波激励,计算系统加速度响应以及支柱绝缘子、斜拉杆件载荷力变化特性,对平台进行时域抗震响应分析.以降低相对位移和加速度...     

±800 kV换流变压器-套管体系的抗震性能

为研究±800 kV特高压换流变压器抗震性能,依据某工程中的换流变压器,通过精细化有限元分析,计算了该设备在地震作用下关键部位的位移、应力以及加速度响应,分析了其器箱壁、箱壁升高座以及套管升高座对套管的动力特性以及放大系数的影响。结果表明,特高压换流变压器在地震作用下,套管竖向位移响应明显,顶部竖向位移达387 mm。套管根部加速度、位移及顶部位移放大系数存在较大差异,3者比值为1:2.18:0.55。另外,在地震波反应谱平台段内,套管根部加速度放大系数均大于规范推荐值2。箱壁及升高座能降低套管频率,增大其地震响应;套管顶部位移较大,可能造成设备间牵拉破坏;套管应力、加速度及位移放大系数不一致,在单独考核套管抗震性能时应分别考虑。     

特高压直流输电线路抗地震液化措施设计

以内蒙古锡盟—江苏泰州±800kV特高压直流输电线路工程中某两基相邻塔位作为案例,对特高压直流输电线路抗地震液化措施的设计方法进行对比分析。对输电线路地震液化机理及抗地震液化措施进行总结,对案例在地震作用下的基础作用力采用振型分解反应谱法和时程分析法进行详细计算,结合地质条件和实际基础荷载进行技术多方案抗液化措施的经济性比较,推荐类似情况的特高压直流工程采用桩基础作为抗地震液化措施。     

特高压变电站内110 kV电容器组模型地震模拟振动台试验

为明确110 k V电容器组地震响应规律,提高特高压变电站的地震安全性,首次对特高压变电站内110 k V电容器组模型进行地震模拟振动台试验研究。通过振动台试验的方式,测定电容器组模型的动力特性及地震作用下关键部位的加速度、位移、应变等参数。试验结果显示,试件两水平向1阶频率分别为2.69 Hz、3.39 Hz,处于地震动卓越频率段;试件结构对地震加速度有放大作用,且放大作用与高度呈非线性关系;在目标峰值加速度为0.2g(g=9.8 m/s2)的地震波作用下,试件最大应变出现在底部绝缘子根部,计算得到最大应力为25.10 MPa,低于绝缘子破坏应力。该研究明确110 k V电容器组具有较高地震易损性,抗震关键部位为底部支柱绝缘子,为该类设备的抗震性能研究提供了数据支撑。     

±1100 kV特高压输电塔线体系风振响应分析

为研究角度风下长横担输电塔线体系动力响应,采用有限元时程方法分析准东—华东±1 100 kV特高压输电线路单塔及塔线体系风振响应。首先,利用线性滤波法计算得到三维脉动风速场,并结合准定常理论得到单塔及输电塔线体系脉动风荷载。其次,建立单塔及输电塔线体系有限元模型,利用模态分析方法计算结构的动力特性,研究导地线及长横担结构对输电塔动力特性的影响。最后,利用有限元时程方法对单塔及塔线体系进行动力分析,研究了风向角、长横担结构及塔线耦合效应等因素对结构动力响应的影响。结果表明：长横担结构会导致扭转频率降低,扭转振型出现顺序前移;塔线耦合效应降低了塔架结构自振频率,提高了结构阻尼比;根据位移均值计算结果,最不利风向角为15°和75°;根据扭转角均方根计算结果,最不利风向角为0°;单塔顺风向响应主要受背景分量和1阶振型的影响,塔线体系还受到导地线低阶共振分量的影响,扭转角主要受扭转1阶振型影响。     

特高压交流滤波器回路地震响应及易损性分析北大核心CSCD

交流滤波器回路是特高压换流变电站的重要设备回路,但其特殊的结构特征导致其在强震作用下易发生破坏。为研究交流滤波器回路的地震易损性,文中通过有限元数值仿真计算的方法,对某800 kV换流站交流滤波器回路进行了数值建模,基于数值模型进行了模态分析和地震响应时程计算,并进行了回路地震易损性分析。结果表明:交流滤波器回路中的高压电容器和电阻器支柱绝缘子根部应力水平较高,有破坏风险;软母线的轴拉力远低于其计算拉断力;考虑母线耦联作用后,高压电容器和电阻器等应力较高的设备地震响应有所降低;PGA高于0.4g时,交流滤波器回路失效概率达43.26%,有很大概率发生破坏。交流滤波器回路中存在设备耦联振动效应,并且整个回路在高烈度地震中具有很高的易损性,设计时应当采取措施降低地震响应。     

不同结构型式直流滤波器回路抗震性能对比分析

不同结构型式的特高压直流滤波器耦联回路中滤波电容在地震作用下地震响应特征相差较大,其抗震性能需要进行深入研究。文中以某特高压悬吊式直流滤波电容器和支撑式直流滤波电容器为原型结构,建立了两类特高压直流滤波器耦联回路有限元模型,从位移、内力和加速度3个方面对比了三向地震作用下两类回路中滤波电容器抗震性能。结果表明:在顶层高压管母线连接处悬吊式滤波电容器的水平双向合位移比支撑式大,且悬吊式加速度响应峰值多集中在底层而支撑式多集中在顶层。悬吊式滤波电容器内力安全系数满足规范建议值且富余度较大,在水平方向整体具有更高的位移响应且呈现悬索张拉状特点,底层悬吊绝缘子会出现弹性回跳现象,为其抗震设计薄弱位置;支撑式滤波电容器内力安全系数超出规范建议值,在水平方向整体具有较低的位移响应且呈现悬臂支柱状特点,底层的支柱绝缘子根部应力最大,对材料强度有较高的要求,是抗震设计的薄弱位置。     

悬吊式滤波电容器单体与耦联状态抗震性能对比分析

高烈度抗震设防地区的换流站中悬吊式滤波电容器耦联状态下的抗震性能对特高压直流换流站正常运行有重要意义。本文以某特高压悬吊式直流滤波器耦联回路为原型,建立悬吊式滤波电容器单体状态和耦联状态的有限元模型并在此进行了地震响应分析。结果表明相比于单体状态,耦联状态下悬吊式滤波电容器各层三向加速度峰值最大值均有减少,内力响应最大值略微提高,各层最大位移偏移图呈现月牙状且耦联体系平面内变化最大。支柱类电气设备对悬吊滤波电容器耦联平面内的侧向刚度有一定的强化,同时耦联状态中悬吊滤波电容器的加速度响应受到1 Hz以下低频波作用更加强烈。支柱类电气设备对电容器水平双向位移响应的放大作用并不剧烈,可不用关注耦联后水平位移响应改变导致的设备间距调整的问题。支柱类电气设备耦联作用对电容器弹性回跳现象的发生起到抑制作用,但导致外侧斜向悬吊绝缘子内力响应剧烈增加,需要提高外侧斜向悬吊绝缘子V型交汇处连接金具的强度。     

特高压电抗器-套管体系抗震性能及本体动力放大作用计算方法研究

电抗器是重要的变电站设备,在地震中会遭受各种形式的破坏,其中瓷质套管的损坏尤为常见。该文通过特高压电抗器-瓷质套管体系缩比模型振动台试验,研究了其在不同地震波输入时套管的地震响应,分别得到了不同工况下套管的加速度响应、位移响应和应变响应,分析了套管加速度峰值放大系数、位移峰值和应变峰值,评价了其抗震性能。建立了与试验相一致的数值仿真分析模型,通过频率、套管根部应力和套管顶端相对位移的比较,验证了数值分析模型的有效性,同时分析了特高压原型电抗器的抗震性能。之后对特高压电抗器-套管体系本体地震动力放大作用展开研究,提出以应力峰值为参量的本体对套管地震动力放大作用的放大系数计算方法。     

全户内变电站楼面电气设备抗震设计方法

全户内变电站作为电力系统的关键节点,其楼面布置的电气设备在地震作用下保持良好的抗震性能至关重要。该文对4座全户内变电站主控楼及楼面电气设备进行了精细化的有限元建模,分别进行了动力特性分析和100组地震动输入下的时程响应分析,采用数理统计和线性拟合的方式得到了适用于全户内变电站的楼面设计反应谱。研究结果表明:主控楼结构2层楼面峰值加速度放大系数平均值为1.35,屋面峰值加速度放大系数平均值为2.47;当楼面电气设备基本周期与主控楼结构基本周期比值在0.9～1.1区间时,平均楼面谱加速度放大系数达峰值4.80;楼面设计反应谱与电气设备的重要性类别、楼层位置、阻尼比和主控楼结构扭转效应4个主要影响因素有关。建议对全户内变电站楼面电气设备进行抗震设计时采用该文推荐的楼面反应谱抗震设计方法。     

管母连接±800 kV复合支柱绝缘子的抗震性能分析及试验研究

为研究特高压复合支柱绝缘子的抗震性能及管母连接设备地震响应的简化计算方法,对复合支柱绝缘子单体及耦联体系进行了振动台试验,测量绝缘子关键位置的加速度和根部应变,并得到绝缘子顶部位移。结果显示:试验中的复合支柱绝缘子最大应力小于容许应力,满足抗震性能要求。在相同地震输入下,耦联体系中支架的加速度峰值放大系数、顶部位移和根部应变响应相比于支柱绝缘子单体均有所降低。管母连接对于设备的约束作用可简化为线性弹簧,当设备相同或动力特性相近时,耦联体系中的设备响应可采用单体设备的动力响应进行计算校核,且此时的计算结果偏于安全。     

考虑脉动风荷载作用的大跨越输电塔线体系风致响应分析

为了掌握脉动风荷载作用下大跨越输电线路风致响应特性,以某500 kV三跨耐张段大跨越输电线路为研究对象,建立了输电塔线体系空间有限元模型,采用谐波叠加方法模拟输电塔线体系脉动风荷载时程,叠加静风荷载作用,研究了风荷载作用下单塔及塔线体系的模态动力特性,分析了不同风向角风荷载作用下塔线体系风振响应时域特性,并与单塔风致响应进行比较,获得了最不利风向角度,探索了不同风速作用下单塔及塔线体系最大位移和应力变化规律。结果表明,与单塔相比,塔线耦合体系具有较强的柔性,其模态的低阶振型主要表现为导线的振型;输电塔和输电线风振响应均以一阶振型为主;塔线耦合效应对塔线体系风振响应的影响较大,不同风向角风荷载作用下塔线体系风振响应均大于单塔,塔顶位移增大明显;塔线体系的最不利风向为垂直于导线布置方向;输电线路设计时建议考虑塔线耦合效应的影响。     

±800 kV支柱复合绝缘子抗震试验研究

为分析复合材料电气设备的结构特点与抗震性能,针对工程应用的2种±800 kV复合支柱绝缘子进行了无支架结构和有支架结构地震模拟振动台试验。通过白噪声和抗震试验,测量了设备关键部位的位移、应变和加速度响应,对比分析了支柱复合绝缘子在有无支架下的地震响应。试验结果表明,支架略降低了试验设备结构一阶频率,增大了设备阻尼比,且对较柔设备影响较小;在0.1~0.4 g地震波激励下,设备的应力和位移响应基本呈线性变化;应力、位移、加速度和谱加速度的动力放大系数均小于1.30,其中加速度峰值的放大系数最大,支架使地震波频谱在高频部分产生放大作用,设备结构频率在地震波频谱曲线上的分布与其支架应力放大系数正相关,支架对设备位移略有放大作用。     

± 800 kV支柱复合绝缘子抗震试验研究

为分析复合材料电气设备的结构特点与抗震性能,针对工程应用的2种±800 kV复合支柱绝缘子进行了无支架结构和有支架结构地震模拟振动台试验。通过白噪声和抗震试验,测量了设备关键部位的位移、应变和加速度响应,对比分析了支柱复合绝缘子在有无支架下的地震响应。试验结果表明,支架略降低了试验设备结构一阶频率,增大了设备阻尼比,且对较柔设备影响较小;在0.1~0.4 g地震波激励下,设备的应力和位移响应基本呈线性变化;应力、位移、加速度和谱加速度的动力放大系数均小于1.30,其中加速度峰值的放大系数最大,支架使地震波频谱在高频部分产生放大作用,设备结构频率在地震波频谱曲线上的分布与其支架应力放大系数正相关,支架对设备位移略有放大作用。     

特高压换流站高端阀厅动力特性及抗震性能分析

首先对特高压新松换流站高端阀厅及阀组进行了动力特性现场测试及分析,开展了峰值为0.4 g的不同地震波激励下阀厅结构的动力响应计算,分别得到了阀厅关键部位的加速度、位移及应力响应,分析了阀厅在强震作用下的抗震性能。阀厅动力特性测试和模态分析结果较为一致,高端阀厅前3阶频率在2.0～5.0 Hz之间,振型分别是X、Y向平动和X-Y平面为扭转,阀厅结构自振频率与地震卓越频率较为接近,地震作用下极易发生共振。强震作用下阀厅地震响应分析表明:阀厅钢柱顶部、穿墙套管安装位置的加速度动力放大系数较大,结构响应存在一定的扭转效应,但阀厅结构的最大构件应力远没达到材料的屈服应力,全钢结构阀厅整体抗震性能较好。     

一起800kV耦合电容器介损测试的影响因素及对策分析

特高压现场试验中,耦合电容器的介质损耗因数均在10 k V及以下电压下进行测试的,但设备自身存在Garton效应,某些时候所测的异常数据不能真实反映设备绝缘状态.针对特高压换流站800 kV耦合电容器的介质损耗因数测试数据异常,从设备的结构、使用条件及测试方法等进行了异常原因的详细分析,给出了应对设备Garton效应的现场实施策略及设备运行建议.     

钢管组合大跨越输电塔导地线耦合效应研究

利用ANSYS软件建立了跨越珠江铁桩水道的220kV钢管组合大跨越输电塔线体系的空间数值分析模型。通过对实际工程进行环境振动测试,识别出输电塔耦合导地线的振动模态,验证了输电塔线体系有限元模型和理论计算的正确性。从动力特性和地震反应方面研究了单塔和塔线体系的动力特性和地震响应特点,分析得到关于输电塔导地线耦合效应的初步认识,进一步揭示了导地线对输电塔的耦合作用规律。研究表明,悬挂的导地线不仅具有质量效应,同时在线路的纵向和侧向还施加了一定的刚度效应。地震反应分析中可知导地线对输电塔具有一定的减震效应,并指出导地线的减震效应是否具有普遍性,还需要进一步研究。上述研究对类似输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义。     

硬管母线连接的1000kV避雷器和电容电压式互感器抗震性能振动台试验

为研究地震作用下硬管母线连接特高压电气设备之间的动力相互作用,进行了由硬管母线连接的1 000 k V避雷器和电容电压式互感器(CVT)组成的互连耦合结构体系的振动台试验。通过白噪声扫频和抗震试验,测定了设备频率以及关键部位的位移、应变和加速度响应。对比分析等效单体设备与互连耦合结构的地震响应,获得了硬管母线对电气设备地震响应的影响规律。结果表明:与等效单体设备相比,互连耦合结构的设备频率、位移和应变响应均有所降低,可采用在单体设备顶端施加配重的方式来等效简化互连耦合结构;由于硬管母线和滑动金具阻尼耗能的影响,高频互感器设备的地震响应降幅较大,其频率和应变响应的降幅均为21%。互连耦合结构在双向激励下的设备地震响应与单向激励时相比有所放大,放大倍数在1.19~1.22之间。