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。     

杆塔基础沉降对输电塔线体系风振响应的影响研究

输电塔是高柔度的风敏感结构，若输电塔地基不均匀沉降后再遭遇台风侵袭将对输电塔安全性造成严重危害。为评估地基沉降对输电塔抗风能力的影响，建立了输电塔线体系耦合有限元模型，对比分析了台风作用下不同地基倾斜角度下输电塔线体系风振响应、风振系数和主材应力变化规律。研究表明：相同的倾斜角度下，横线向倾斜较顺线向倾斜风振响应均方根值增加明显，最大增幅为40%；地基沉降所导致的结构倾斜，会导致风振系数超过规范值，最不利情况会导致风振系数超过规范值9.6%；压应力变化规律与风振系数变化规律一致，倾斜5°工况下压应力增加最大，较未倾斜时塔腿压应力增加了16.1%。研究成果对台风多发地区输电塔抗风评估及安全运行具有重要的参考价值。     

高压电气设备瓷套管与法兰连接的弯曲刚度研究

通过分析高压电气设施结构法兰与瓷套管连接节点的构造特征,建立了基于瓷柱、法兰弯曲变形和胶装材料挤压变形描述的节点弯曲承载力学模型,然后通过理论推导提出了一个瓷套管与法兰连接等效弯曲刚度的解析公式;最后通过一个500 k V避雷器试验数据对本文提出的公式进行了验证。结果表明:应用本文公式得到结果与试验结果吻合;与我国现行电力设施抗震设计规范公式对比,新建公式计算结果误差为1.91%。本文公式由力学模型直接推导建立,不包含经验系数,能够揭示法兰与瓷套管连接部位的承弯机制,可用于电气设施结构的抗震计算。     

安装新型铅减震器的500kV氧化锌避雷器抗震

500kV氧化锌避雷器为重心较高的单级电器设备,在地震作用下弯曲变形占据较大的比例,而其本体材料为脆性材料且根部承受弯矩的能力有限,因此这类电器设备在强烈地震作用下极易损坏.为避免地震对这类设备的损坏,在避雷器底部安装了新型铅减震器.对500kV氧化锌避雷器三维有限元分析表明:新型铅减震器不仅可以降低这种避雷器顶部的加速度反应和位移反应,而且使其瓷套管底部应力减少61%以上,且输入地震动越强,减震效果越明显;此外,新型铅减震器可为避雷器提供一定的初始刚度.计算与试验结果比较吻合,证明所建立的三维有限元避雷器模型是合理的.     

330 kV 临江变电站主控楼的隔震设计与应用

5·12 汶川大地震的震害资料表明,目前各级变电站主控楼等建（构）筑物的抗震能力较为薄弱,对位于地震频发区域的枢纽变电站采用隔震技术对提高主控楼的抗震能力很有必要。根据330 kV 临江变电站主控楼的结构特点,开展了主控楼隔震层的隔震支座选型与布置设计,并对主控楼隔震设计进行了有限元分析与验算。分析表明,合理采用隔震技术可有效降低主控楼的地震响应,达到了预期的设计目标。     

大型电力变压器油箱辐射噪声预估研究

针对电力变压器噪声分析的工程需求,开展了基于间接边界元理论的大型电力变压器的油箱辐射噪声预估研究,运用LMS大型声学软件建立了变压器油箱声场计算模型,并采用实测的变压器油箱表面法向振动加速度预估了变压器油箱辐射噪声声场。通过数值仿真结果与实测结果对比分析表明,文中提出的噪声预估方法对于预估变压器油箱辐射噪声声场是有效的和可行的,通过改变变压器油箱的结构,可为电力变压器的低噪声设计提供参考依据。     

振动模态识别技术在输电塔线动力特性研究中的应用

输电塔线体系是一种复杂的空间塔线耦联振动体系,体系动力特性计算中由于导地线的振型密集,输电塔的振型难以清辨。在对输电塔线体系的动力特性研究中,采用白噪声激励体系,得到输电塔耦合了导地线的响应;利用振动模态识别技术,可得到输电塔耦合了导地线的低阶模态。此外,在实际工程现场进行了环境振动测试,识别输电塔耦合了导地线的低阶模态,验证了数值计算模型和理论模态识别的正确性。     

地下变电站结构振动与噪声相关性及预估方法

城镇地下或户内变电站的结构振动与噪声的传播与环境问题越来越受到广泛的关注。以220 kV朝阳门地下变电站及其耦连建筑作为测试研究对象，首先开展了不同测点振动与振源的传递函数及相干函数分析，开展了楼板振动与噪声的互谱函数及相干函数分析；其次开展了楼板振动与噪声的相关性分析及对应关系的曲线拟合；最后对变电站楼板振动在平面、立面内随距离衰减进行了分析与曲线拟合。分析研究得出：变电站内结构振动与噪声和变压器油箱振动的频谱特征相似程度很高，各测点振动信号主要来源于变压器。变电站及耦连建筑楼板测点振动与噪声的总体相关性系数达到了0.75，并通过线性曲线拟合得到了由楼板振级推算声级的预估公式。随着水平距离与竖向距离的增加，楼板振动都呈现非线性衰减特性，但距离增大到一定时候，衰减不再显著。此外，通过非线性曲线拟合得到了楼板振级随距离衰减的预估公式。     

不同法兰模型的复合支柱绝缘子地震响应

以某高压复合材料支柱绝缘子为研究对象,分别建立等效梁单元法兰节点简化有限元模型和根据实际法兰节点的实体有限元模型,随后开展动力特性分析,并考虑支架动力放大系数开展9°设防下的地震响应分析,最后分析不同法兰节点模型对支柱绝缘子位移和应力响应的影响。结果表明,简化模型的应力响应略大于实体模型,但是位移响应小于实体模型,位移峰值约为实体模型的71%;实体模型的应力峰值为37.2MPa,与法兰节点粘结剂的粘结强度相差不大,复合绝缘子极限承载力由法兰与复合套管的粘结强度决定;在强震作用下,复合支柱绝缘子法兰节点受损,导致结构抗侧刚度和基本频率有所下降,水平位移响应增大。     

地震作用下断路器动力时程分析及阻尼效应研究

结合我国现行电力设施抗震设计规范(GB50260—96)、高压开关抗震试验标准(GB/T13549—92)及国际标准(IEEEStd693—2005),对电气设备的抗震分析与设计进行了讨论,提出了有关电气设备抗震设计中的一些关键问题,比如说动力时程分析中的地震动输入、支架动力放大系数、抗震设防等级等。首先采用ANSYS软件,以一220kV瓷柱型SF6断路器为研究对象,建立其有限元模型,开展了三类地震输入下的动力时程分析,详细介绍了电气设备动力时程分析方法。并通过对断路器关键节点和部位的位移、加速度及应力等参数的分析,得到了有关支架动力放大系数、支架设计、地震动输入、设备抗震能力等方面的一些结论;其次,通过调整断路器支架体系阻尼比的参数分析,得到了三类地震输入下的阻尼比对断路器地震响应的一些规律,适当提高设备体系的阻尼比,可显著提高设备的抗震能力。上述分析与研究对对改进高压电气设备抗震设计有一定的借鉴意义,对修订我国高压电气设备的抗震设计规范和制定相关标准有参考意义。