软母线连接的变电站开关设备地震破坏原因分析

在地震作用下,变电站内大量使用由软母线连接的瓷质绝缘开关类设备容易受到破坏。根据5.12汶川大地震变电站典型开关类设备的地震破坏情况,首先建立了通过软母线连接的隔离开关-电流互感器-断路器耦联系统有限元模型,在输入不同峰值加速度地震波的情况下,对设备-母线耦联系统分析了结构的地震响应,然后与单体设备的地震响应分析结果进行了对比。结果表明:单体设备以及设备-母线耦联系统的地震响应不同。通过母线连接的耦联系统中,母线会对连接的设备产生牵引作用,这是许多开关类设备地震作用下破坏的一个主要原因。软母线连接的开关类设备应综合考虑设备与母线的耦联作用来进行抗震性能分析。     

220 kV支持式管型母线结构抗震性能

为了研究管型母线结构在地震中的安全性,以220 kV支持式管型母线结构为研究对象,采用有限元模态分析手段和时程计算方法,研究了结构在不同地震烈度下的振动响应特征,并计算了关键部位的主应力。计算结果表明：220 kV支持式管型母线结构的前10阶自振频率为1~3 Hz,处于地震波的卓越周期内,地震时结构容易出现共振;支柱绝缘子的最大弯矩都出现在底部,断裂破坏也最可能出现在这一部位;当地震荷载的烈度为7度及以下时,支柱绝缘子的最大拉应力小于陶瓷材料的设计极限应力,结构处于安全状态;在烈度为8度及以上的地震荷载作用下,会有部分位置的支柱绝缘子因受力超出材料的极限应力而发生断裂,结构处于危险状态。     

管母线连接变电站电气设备的地震易损性分析

汶川地震震害调查表明,管母线连接电气设备在地震中破坏情况严重。为了研究此类设备的地震响应,建立了管母线连接电气设备耦联体系的有限元模型,采用时程分析法对模型进行了地震响应分析,比较单体设备和管母线连接设备的动力特性和地震响应,并且探讨了管母线不同设置方式对连接系统的影响。分析结果表明,管母线连接设备系统中,高频设备的位移响应较其独立设备时放大,低频设备的位移响应较其独立时减小;在耦联系统中,伸缩节与低频设备连接时耦联系统的动力响应小于伸缩节与高频设备连接时系统的动力响应。进行管母线连接的电气设备抗震设计时,应充分考虑电气设备的动力特性和伸缩节的设置方式。     

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。     

考虑金具滑移的±800kV特高压管母耦联直流复合支柱绝缘子的抗震性能

为研究特高压直流支柱绝缘子耦联体系在不同地震作用下的动力响应,将可滑移金具模拟为非线性弹簧,采用有限元法进行地震响应分析。获取了多条地震波作用下单体和耦联体系的关键部位的加速度、位移和应力响应数据。对比单体和耦联体系的动态响应,获得了管型母线对复合支柱绝缘子的影响规律。结果表明:与等效单体支柱绝缘子相比,耦联体系的频率有所增加,位移响应表现出较大的随机性,绝缘子顶部的加速度响应明显变大;绝缘子根部应力维持在较低水平,远小于复合绝缘子的极限应力;金具的滑移距离对绝缘子顶部加速度响应影响很大,进行管母线连接设备的抗震设计时,应充分考虑滑移距离对设备的影响。     

地震工况下变电站支持式管型母线的选型分析

针对目前在地震工况下变电站支持式管型母线应力强度计算体系不完善、管型母线的选型计算过程不规范问题,理论推导出了支持式管型母线系统频率和振型的数学表达式,并归纳出地震工况下支持式管型母线选型计算方法。最后通过有限元软件仿真计算,证明了理论分析结果的正确性,为地震工况下变电站支持式管型母线的设计选型提供了依据。     

管母线连接支柱类设备耦联体系抗震性能理论分析及试验研究北大核心CSCD

支柱类设备是变电站中的一类重要设备,具有高度大、结构柔、重心高的结构特点,通常通过母线与其他设备连接构成回路。震害资料表明,这类设备的地震易损性极高,地震作用下设备根部断裂及移位是造成变电站停运甚至电力中断的重要原因。为保障特高压变电站的稳定运行,支柱类设备及其耦联体系的抗震研究是电力设备抗震的重要部分。文中首先根据某特高压复合支柱绝缘子的结构组成参数建立了可用于支柱类设备的单体变截面梁模型和耦联体系线性弹簧模型,然后通过足尺±800 kV复合支柱绝缘子单体及管母线耦联体系的振动台试验对模型进行验证,最后基于对理论模型的参数分析,给出了文中建议的特高压支柱类设备管母线耦联体系抗震设计方法。     

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。     

±800 kV特高压直流旁路开关地震易损性分析北大核心CSCD

特高压直流旁路开关是换流站中的关键设备,为评估某±800 kV特高压旁路开关的抗震性能,文中建立了旁路开关设备的有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,确定设备抗震薄弱位置和关键响应,采用对数正态分布拟合旁路开关不同损伤状态下的易损性曲线。结果表明,旁路开关设备存在两处薄弱点,即支柱绝缘子根部、旁路开关顶部,相应的破坏模式分别为支柱绝缘子根部强度破坏与旁路开关顶部牵拉破坏。PGA大于0.2g时,旁路开关主要破坏模式为绝缘子根部破坏。支架对旁路开关地震响应有显著的放大作用,应采取措施降低支柱绝缘子根部应力响应及旁路开关顶部位移响应以提高其抗震性能。     

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。     

地震作用下软母线连接的变电站设备建模与分析

由于软母线的牵拉作用,强地震作用下软母线连接的变电站设备将产生强烈的相互作用。将变电站设备简化为具有一定抗侧移刚度的单自由度体系,软母线简化为变刚度的弹簧,并根据悬索理论求得变刚度弹簧的等效刚度,建立了软母线连接电气设备耦联体系单跨结构的动力学模型,采用Newmark-β法结合牛顿迭代对其进行数值求解。通过对其结构特征以及设备参数的分析发现：软母线中张力刚度随水平跨度呈非线性增长,耦联体系的特征频率受单体设备的自振频率、质量比值及软母线等效刚度的影响。在地震作用下,存在一个关键垂跨比,当软母线的垂跨比小于此关键垂跨比时,母线中产生的水平拉力较大,且设备的地震响应受设备的频率比影响较大。在进行软母线连接的变电站设备的抗震设计时,必须考虑关键垂跨比的影响。     

基于混凝土损伤塑性模型的自然通风冷却塔非线性抗震分析

为了明确人字型支柱对自然通风冷却塔抗震性能的影响,基于混凝土损伤塑性模型运用通用有限元软件ABAQUS建立了三维实体模型,并考虑了构造配筋,进行地震波作用下的时程分析。通过对冷却塔抗震薄弱部位支柱部分节点拉伸损伤因子的输出统计进行分析,研究不同跨间距和不同支柱对数的人字型支柱对冷却塔结构抗震性能的影响。研究表明：对人字型支柱冷却塔,缩小跨间距有利于提高结构的抗震性能;在不考虑风阻等其他因素时,本研究所选塔型适当增多支柱对数有利于提高结构的抗震性能。     

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。     

汪庄余变电站管母落地事故教训及反措建议

分析了汪庄余变电站２２０ＫＶ管母落地事故的原因,指出了管母设计,安装和支柱绝缘子质量监督等方面注意的问题,提出了今后类似设计建设中应改进的问题和防止类似事故再次发生的措施。     

多点激励下输电塔-线体系的侧向地震反应分析

建立了输电塔-线体系三维有限元模型,并考虑了导(地)线的几何非线性特征;提出了依据现行设计规范模拟输电塔-线体系多点地震动时程;利用非线性时程分析方法研究了该体系在多点激励下的侧向反应特性,并与一致激励、仅考虑行波效应激励、仅考虑相干效应激励下的反应情况进行比较。结果表明,一致激励情况下输电塔-线体系不能得到最不利响应;多点激励增加了输电塔的地震响应,同时多点激励明显放大了导(地)线的侧向位移响应,这些均与行波波速和相干模型关系很大。由此得出结论：为得到输电塔-线体系的最不利响应,须准确估计行波波速,输电塔-线体系考虑多点激励的影响十分必要。     

基于C-SVC模型的土石坝裂缝震害评价系统

系统介绍C-SVC模型,将之运用于土石坝裂缝震害评价。采用层次分析法得到影响土石坝裂缝震害的六个训练属性:坝型、坝高、库容、施工质量、地震烈度、震中距,及训练标签:坝体裂缝,对训练属性和训练标签进行从定性到定量的赋值,建立了C-SVC的土石坝裂缝震害评价系统。选取汶川地震中100座水库土石坝的震害数据作为训练集,根据不同归一化方式下的预测分类准确率选择归一化预处理方式,采用K-fold交叉验证选取最佳核函数,结果表明:[-1,1]归一化预处理和多项式核函数适用于土石坝裂缝震害的预测。以绵阳市28座水库土石坝震害为实例,对水库土石坝进行裂缝震害评价,其中25座的震害评价结果与实际一致,这表明所建立的土石坝裂缝震害评价系统可以为除险加固的先后顺序提供参考意见。     

基于功率平衡及时滞补偿相结合的双级式变流器协调控制

在光伏、锂电池储能等分布式发电系统及微网中,包含DC/DC和DC/AC两级功率变换模块的双级式功率变流器作为能量汇集和交换的核心设备而得到广泛应用,其协调控制则是保证系统稳定运行的关键。首先利用经典控制理论从动态性能方面分别对前后级控制器参数进行设计;然后在全系统状态空间小信号模型基础上,利用特征值理论进行稳定性分析;最后为抑制暂态时直流母线电压冲击和波动,提出基于功率平衡和时滞补偿(一阶微分环节)相结合的前馈补偿方法。实验结果表明,采用本文提出的控制器设计和分析方法获得的系统动态与稳态性能和理论分析一致;应用该前馈补偿方法,能有效抑制暂态时直流母线电压冲击和波动,提高系统动态响应。     

支柱绝缘子断裂事故分析和超声波探伤的应用

介绍了孝感供电局支柱绝缘子超声波探伤的应用,结合该局Ｄｉａｏ东２２０ｋＶ变电站管母支柱绝缘子断裂的经过及处理情况,分析了事故发生的原因,提出了关于管母的安装、运行、设计、试验等方面的意见。