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。     

500kV避雷器抗震性能振动台试验研究

通过500 kV避雷器设备的振动台抗震试验,研究标准时程波对避雷器设备抗震性能评估的适用性。抗震试验过程中进行单向输入和双向输入,输入波形包括人工标准时程波、EL Centro地震波、Taft地震波和共振拍波。试验结果表明,在相同地震等级的上述4种地震波的作用下,标准时程波激励下的设备根部应力最大。由于标准时程波对应反应谱卓越频率段较平缓,对于不同设备的试验结果差异相对较小,因此标准时程波适用于500 kV避雷器的抗震性能评估。双向激励与单向激励试验结果对比表明,对于双向轴对称结构进行抗震性能评估时可以仅进行单向激励振动台试验。     

兼作支柱用高抗震性能特高压避雷器的研发

特高压避雷器兼作支柱绝缘子,对避雷器的抗弯和抗震性能要求越来越高。本文结合研究成果提出了塔形结构等应力设计的避雷器结构设计新思路,通过仿真计算,提出了具有较高抗震和抗弯性能的避雷器基本结构设计方案。研发出适用于交流特高压避雷器的大容量饼状电阻片和大直径高强度瓷套;研发出能够兼作支柱绝缘子使用的高强度特高压避雷器。开展了抗震性能和弯曲性能试验研究,新研发的避雷器在0.3 g水平加速度下进行抗震试验时,安全系数均大于1.67;弯曲负荷破坏强度在80 k N左右,远大于标准要求,能够兼作支柱绝缘子使用。研发的特高压避雷器已通过全部型式试验,并在多个工程中正式运行,目前运行情况良好。     

基于遗传算法的高强混凝土配合比优化设计

采用解决复杂优化问题的遗传算法，对高强混凝土进行配合比的优化设计。从成功的混凝土配合比数据中，归纳出各种原材料用量的取值范围，以混凝土材料的成本为优化目标函数。将约束优化的数学规划问题转化成遗传算法模型，用实数编码表示个体的染色体位串，启用联赛随机选择算子、完全算术交叉算子以及非均匀变异算子等算子组合，完成遗传操作。编程计算并获得最优解。其结果与工程实例中提供的设计参数相比，减少费用18．8％。     

安装剪切型铅减震器的特高压标准化避雷器地震模拟振动台试验

为提高特高压瓷质避雷器地震安全性,首先基于结构抗震优化方法,提出了特高压避雷器标准化瓷套结构设计方案,抗震安全系数由原结构在0.2g(g=9.81 m/s~2)水平地震动加速度试验得到的1.68提高至新结构在0.3g水平地震动加速度试验得到的1.73。然后基于剪切型铅减震装置性能参数,对特高压标准化瓷套避雷器进行了减震仿真分析。最后依据仿真分析结果确定的减震器型号,进行了安装减震器的特高压标准化瓷套避雷器地震模拟振动台试验,白噪声试验中减震结构相较于非减震结构基频降低了2.76%~4.15%,在水平地震动加速度0.4g和0.5g试验中地震安全系数分别为2.15和1.86。试验结果表明:特高压避雷器抗震性能提升可综合考虑结构优化与减震设计方法,且剪切型铅减震器的安装在正常使用情况下基本不对电气设备整体刚度产生影响。研究结果可为变电站电气设备抗震设计和试验提供参考。     

变电站复合材料绝缘子的动力特性与地震易损性研究EI北大核心CSCD

复合材料在变电站绝缘子上的应用,有望提高电气设备的抗震性能。测试了复合材料绝缘子的动力特性、弯曲刚度和承载能力;运用测试结果,建立了该复合材料绝缘子构成的电气设备的有限元模型;基于概率地震易损性分析理论,研究了电气设备的地震易损性。结果表明,复合材料绝缘子中套管与金属法兰的胶装连接段是抗弯承载力的薄弱部位,该段抗弯刚度明显小于套管刚度;该绝缘子组成的电气设备在0.4 g等级地震下发生中度和重度失效的概率较小,但轻度失效的概率达38%,提高胶装段抗弯能力是提高抗震性能的关键;以失效概率为指标的易损性分析实现了电气设备抗震性能的概率化评价。     

170 kV中性点电抗器地震模拟振动台试验研究

为研究用于特高压变电站的170 kV中性点电抗器的抗震性能,对1台真型170 kV中性点电抗器进行地震模拟振动台试验。通过输入白噪声随机波和标准时程波,得到试件的动力特性和在峰值加速度分别为0.15g、0.3g和0.4g地震作用下关键部位的加速度、应变和位移响应。试验结果显示,170 kV中性点电抗器基频为13.27 Hz,高压套管基频为5.85 Hz;试件高压套管升高座动力放大系数大于规范要求值;在设计基本地震加速度为0.4g的标准时程波作用下,高压套管、中性点套管及储油柜连接部件最大应力均满足要求。试验结果表明,170 kV中性点电抗器主要部件设计强度满足设计基本地震加速度0.4g的抗震要求,但高压套管及储油柜位移较大,设计时应考虑位移对导线的牵引作用。     

变电站电力设施抗震措施研究现状与发展趋势

综述了国内外典型变电站电力设施在地震灾害中的破坏情况,总结了其破坏的类型和原因,分析了目前国内外采用的两种抗震措施：第一种是传统的加强建(构)筑物和其他电力设施自身的强度、刚度,来抵抗地震作用,且这种抗震措施在过去抗地震灾害中发挥了巨大作用,但是这种抗震措施在遭遇到设定范围的“强烈地震”作用时,尽管建(构)筑物可以保证不倒,却难以保证建(构)筑物内部重要电力设施的完好,并且此时建(构)筑物已经丧失了基本功能;第二种为目前逐渐受到重视的一种抗震措施,即采用隔震减震措施,通过隔震装置或其他附属装置在地震作用下率先进入消能或耗能状态,消耗掉大量的地震能量,只有少量的地震能量输入到建(构)筑物及其内部重要电力设施上,从而避免电力设施的破坏,使其在强烈地震作用下依然可以正常运行。隔震减震技术在民用建筑上已经成熟,但电力设施采用隔震减震措施还需要攻克许多难关,因此开展变电站电力设施的隔震减震应用研究具有重要意义。     

特高压换流站高压换流变及防火墙上设备减隔震分析研究北大核心CSCD

高端换流变及防火墙区域作为特高压换流站重要的电气功能区域,具有设备跨度大,结构高耸,抗震性能要求高等特点。以西南地区某±800 kV换流站为研究对象,首先结合模态分析研究了高端换流变及防火墙上电气设备抗震薄弱环节,然后对±800 kV换流变及防火墙上的±500 kV避雷器、互感器、绝缘子等设备进行抗震分析,得到设备应力、位移等响应。分别对高压换流变及防火墙上电气设备进行了隔震设计及减震设计,最后开展了9度设防地震作用下各设备结构整体的地震响应计算,对比分析了隔震、减震前后各电气设备套管关键部位的应力、位移响应。结果显示:原电气结构,采用隔震、减震设计的换流变套管及防火墙上电气设备的应力大幅度减小,隔震及减震设计显著提高了整体结构的抗震性能。     

应用遗传算法求解函数优化问题的程序实现

分析了应用遗传算法求解函数优化问题的程序设计中的常见问题,并分别提出了适用方法.