盆式绝缘子力学性能测试及分析

为研究252 kV盆式绝缘子的力学性能,对盆式绝缘子进行重复水压试验和水压破坏试验,利用电阻应变测量技术实测其变形情况。研究发现,重复加载的压力值在3.0 MPa以内,盆式绝缘子的应变变化与受到的外力呈线性,且卸载后盆式绝缘子可恢复到初始状态;根据实测结果分析盆式绝缘子凹面受到压力作用时凸面的应力分布规律,弧线段末端为应力集中区域;盆式绝缘子的应变是外加载荷和内应力的共同作用,内应力过大对盆式绝缘子整体的强度有一定影响。     

基于应力应变分析的盆式绝缘子破裂趋势判断方法研究

使用应变片与动态信号测试分析系统对220 k V盆式绝缘子内水压试验过程进行监测和记录,通过计算分析试验过程中采集的应变值,得出盆式绝缘子试样的破裂起始位置与大致的破裂发展过程。本文所提方法判断结果与现有方法判断结果一致,文中所述方法能够更准确记录和分析盆式绝缘子破裂起始位置、时间和发展趋势以及破坏应力,可为寻找产品结构设计和生产工艺薄弱点、提高产品质量提供帮助。     

GIS用盆式绝缘子电场分布与绝缘性间关系研究

盆式绝缘子是GIS设备较为重要的绝缘件,在实际运行中,其绝缘性能与电场分布关系密切。从一起盆式绝缘子事故分析入手,对盆子烧蚀产物和故障气体进行成分分析。分析结果表明:盆子局部高场强导致电弧闪络产生大电流,从而引起盆子表面烧蚀和SF6气体成分变化。基于此,通过理论解析方法从金属屑、金属突出物和绝缘介质内部存在气泡3种绝缘缺陷对局部高场强进行理论解释,并得到其局部场强增强系数。随后建立盆式绝缘子三维电场仿真计算模型,得到其电场分布规律,发现盆式绝缘子表面场强分布不均匀,易在中心导体附近形成局部场强集中,应在设计中加强对该区域的屏蔽措施。本文的研究成果对盆式绝缘子的绝缘结构设计以及GIS设备的现场监测和维护具有一定的理论和指导意义。     

采动过程金属矿山空区覆岩材料细观破裂特征

采空区覆岩材料的破裂与其应力变化关系密切,采用仿真试验方法,研究了在开采过程中金属矿山采空区覆岩材料在拉应力和剪应力作用下细观破裂特征。声发射是覆岩材料受外力作用发生破裂时释放的能量,其出现的位置和能量的大小间接反映了覆岩材料发生破裂的位置和严重程度。岩石材料发生破裂的主要原因是拉应力和剪应力,剪应力主要集中在采空区四周边角区域,拉应力主要集中在采空区顶板区域。剪应力和拉应力对覆岩材料的细观破裂都造成影响;最大剪应力值为11.4 MPa远比最大拉应力值7.77 MPa大,但拉应力的破坏效果更显著。剪应力是造成覆岩塑性破坏的重要因素,拉应力是覆岩垮落的主导因素。研究结果可为金属矿山安全开采提供一定参考依据。     

RTV复合玻璃绝缘子陡波试验异常击穿问题分析

在实际应用中,表面涂敷防污闪憎水材料温室硫化硅橡胶(RTV)涂料的玻璃绝缘子会出现陡波试验不易通过的问题。为分析上述问题,采用电场有限元法对不同厚度的均匀涂层绝缘子模型、不均匀涂层绝缘子模型分别进行电场仿真。仿真结果表明单片玻璃绝缘子的玻璃件和铁帽夹角处电场最大,且最大场强的大小随RTV涂层厚度的变化而变化;当RTV涂层不均匀时即铁帽与玻璃件夹角处无涂层或涂层较薄时,该处电场强度较正常值偏大,更易发生放电进一步造成绝缘子异常击穿。以上结论对实际工程问题有一定的指导意义。     

支柱瓷绝缘子裂纹数值建模及应力强度因子研究

针对瓷绝缘子等复杂几何模型中三维裂纹建模困难的现状,提出了一种新型的三维裂纹实体数值建模法,通过平板半椭圆形表面裂纹应力强度因子的数值解和理论解的对比分析,验证了提出的裂纹实体建模法的有效性。基于有限元理论,建立了支柱瓷绝缘子的数值仿真模型,计算了瓷绝缘子在无缺陷状态下的应力分布情况,应用本文的裂纹建模法建立了瓷绝缘子的表面裂纹,分析了瓷绝缘子表面裂纹应力强度因子随裂纹尺寸以及裂纹所在位置的变化规律,获得了易导致断裂的危险裂纹尺寸和裂纹危险分布区域,为电力系统中瓷绝缘子的运行维护提供理论指导和技术支持。     

±800kV支柱瓷芯复合绝缘子与瓷绝缘子 仿真计算比较研究

采用有限元计算方法,分别对瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子在静力及地震动作用下进行计算,对比分析了两种绝缘子在静力及地震谱作用下的位移和应力。在相同外载作用下,±800 kV瓷芯复合支柱绝缘子和瓷支柱绝缘子的最大位移基本一致,瓷芯复合支柱绝缘子应力均匀变化,而瓷支柱绝缘子应力变化较大,瓷根部位置以及伞裙根部的应力值均大于70 MPa。     

复合绝缘子用环氧玻璃纤维芯棒的弯曲负荷性能初探

为进一步明确线路柱式复合绝缘子设计原则,验证现有国产环氧玻璃纤维芯棒“损伤极限”,用WDW电子万能材料试验机和按近似水平安装的线路柱式复合绝缘子实际运行工况分别对φ60mm、φ70mm环氧玻璃纤维芯棒进行了弯曲负荷性能测定和分析,认为,φ60mm、φ70mm环氧玻璃纤维芯棒自由端偏移量突变点分别出现在7kN和9kN,其预设损伤限分别为300.7 MPa和234.4MPa。提出用环氧玻璃纤维芯棒作承力件,其机械破坏特性不宜按瓷绝缘子的额定机械破坏负荷来表征,应按照最大设计弯曲负荷表征。芯棒内部出现损伤,在短期内不影响绝缘子的机械强度,但在各种复杂机电应力的作用下,可能会影响其长期运行性能。     

双玻BIPV组件玻璃破裂分析研究

研究采用玻璃衬底的铜铟镓硒双玻BIPV组件出现基板玻璃破裂的问题.测试太阳能电池基板玻璃及双玻组件的表面弯曲度、表面应力、弯曲强度,对组件进行边框束缚加热试验和热力学仿真温差试验.通过对数据进行分析对比,研究造成双玻组件破裂的原因及破碎的可能性,提出避免破裂的建议.     

钢桥面板顶板-纵肋双面焊的焊接残余应力分析与统一分布模型

通过有限元软件建立钢桥面板顶板-纵肋双面焊焊接节点模型,对双面焊焊接残余应力进行了数值模拟,得到其残余应力分布图,并分析双面焊焊接残余应力随板件厚度的变化规律.分析结果表明,双面焊横向残余应力在焊缝侧顶板表面的外侧焊缝焊趾处达到最大值250 MPa;纵向残余应力在焊缝侧顶板表面的内侧焊缝焊根处达到最大值445 MPa,...     

风沙环境下动车组车顶绝缘子冲蚀磨损的仿真研究

为研究动车组车顶支柱绝缘子不同部位的冲蚀磨损情况,采用RNG K-epsilon湍流模型及离散相模型,实现了对绝缘子冲蚀磨损的数值模拟。仿真结果表明,绝缘子伞裙边缘的磨损速率随位置的变化呈"M"状分布,最大磨损位置为45°角附近;仿真结果与试验验证结果能够较好吻合,可为风沙环境下绝缘子结构的优化及运行寿命预测提供依据;伞裙迎风面各部位的冲蚀磨损率随着气流速度及沙尘颗粒粒径的增大而增大,且最大冲蚀磨损率位置向外侧偏移。     

基于有限元和神经网络方法对220kV盆式绝缘子屏蔽罩结构优化设计

针对GIS中盆式绝缘子,提出了一种优化其屏蔽罩结构参数的方法。这种方法首先运用有限元方法对盆式绝缘子建立模型,并进行电场计算,然后以此确定了盆式绝缘子屏蔽罩结构优化目标;在此基础上,引入神经网络算法,利用BP神经网络拟合了屏蔽罩各结构参数与优化目标之间的关系,对屏蔽罩的结构参数进行了优化设计,得到最优结构参数,克服了传统穷举法计算量大、消耗时间长的缺点。实验结果表明,安装优化后的屏蔽罩,可以大大降低盆式绝缘子沿面最大场强,有效改善盆式绝缘子沿面电场不均匀程度。     

基于斜拉式人行天桥荷载试验的有限元分析

以某斜拉式钢结构人行天桥结构为研究对象,对其进行了静载试验和有限元分析,得出以下结论:墩柱位置出现压应力,而梁中部则出现拉应力;在最不利形式试验荷载工况下,实测桥墩处箱梁两端压应变最大,在试验荷载作用下主梁、墩塔和索塔的截面应力实测值均小于理论计算值,应力校验系数小于1.0,说明结构强度满足设计要求,在试验荷载下有一定安全储备,结构安全可靠;有限元分析能有效运用于斜拉式钢结构天桥的整体结构安全评价中。     

基于三维形貌参数的偶合节理峰值抗剪强度公式

 节理表面形貌是影响节理峰值抗剪强度的重要因素,采用人工模拟材料节理分别在0.5,1.0,1.5,2.0,3.0 MPa的法向应力下进行直剪试验,研究三维形貌参数与峰值抗剪强度之间的关系。选用节理面有效三维平均倾角 、粗糙度系数 、最大可能接触面积比 作为表征节理面粗糙度的参数。直剪试验前、后采用TJXW–3D型便携式岩石表面形貌测量仪对节理表面进行形貌数据测试;根据直剪试验结果建立节理峰值剪胀角与三维形貌参数 , , 之间的关系;建议采用新的强度准则计算节理的峰值抗剪强度。新公式的计算结果与试验值具有较好的一致性,并将其与Barton公式的计算结果进行比较,可知Barton公式的计算结果低于试验实测值。     

受压瓷绝缘子的强度与瓷件尺寸的关系

内部受压空心绝缘子的破坏圆周应力可用有限元分析计算.前文已叙述了用破坏应力和不同尺寸绝缘子的受应力体积来计算韦伯尔系数的新方法.发现破坏应力和前文从瓷棒的三点弯曲和绝缘子的悬臂弯曲试验所得到的破坏应力都遵循通用韦伯尔方程式的应力—体积关系.结果表明,韦伯尔系数7.0和单位体积强度12MPa/m~3是实验用上釉硅质瓷的典型值.     

高强钢焊接箱形柱受力性能研究(Ⅰ)：残余应力统一分布模型

现有高强钢焊接箱形截面残余应力分布模型仅适用于特定强度等级的高强钢,尚缺乏适用于不同强度等级高强钢的残余应力分布模型。为此,基于不同强度等级高强钢焊接箱形截面残余应力的已有试验,研究钢材的强度等级、板件厚度及宽厚比对残余应力分布和峰值的影响,提出不同强度等级高强钢焊接箱形截面的残余应力统一分布模型。该模型采用多重阶梯函数形状,适用于屈服强度460~960MPa的焊接箱形截面,且满足每个板件自平衡条件和对称性。将残余应力统一分布模型的形状、数值和已有试验结果进行对比,证明该模型的准确性。在基于纤维模型的极限承载力数值分析中,分别采用残余应力统一分布模型和已有分布模型计算高强钢焊接箱形柱的受压承载力,并将各自得到的极限承载力与已有试验结果进行对比。研究结果表明,采用残余应力统一分布模型后,不同等级高强钢焊接箱形柱的纤维模型计算能更准确地预测其极限承载力。残余应力统一分布模型可为不同等级高强钢焊接箱形柱的二阶非弹性分析提供参考。     

地下粮仓防水内衬聚丙烯构件水压受力分析

针对目前地下粮仓在防水防潮方面提出一种内衬聚丙烯构件的防水形式,对其进行水压试验和有限元分析,探究其在水压力作用下的承载能力、破坏形态,以及位移和应变的分布规律。结果表明:在水压作用下,内衬塑料构件防水板底座位置产生较大应力,四节点跨中位置挠度最大,为10.83 mm;当水压达到水压承载力0.08 MPa时,防水板首先出现裂缝发生剪切破坏,栓钉及其与防水板连接节点完好,试验与模拟结果基本吻合,可为实际工程防水设计提供参考。     

含导通性缺陷复合绝缘子电气特性仿真及试验分析

为了有效检测交流输电线路复合绝缘子的导通性缺陷情况,提出了一种基于电场检测原理的复合绝缘子导通性缺陷状态检测方法,为输电线路复合绝缘子的状态评估及安全检修提供支撑.首先采用有限元仿真计算正常和含有导通性缺陷情况下的绝缘子空间电场分布并归纳其特征,分析导通性缺陷长度及位置对绝缘子电场分布和强度的影响;然后采用电场传感器进...     

安装增爬裙对支柱绝缘子电气性能的影响研究

目前对支柱绝缘子增爬裙安装位置以及大小尺寸尚未有统一认识,现有的研究中报道较少,使得目前变电站绝缘子增爬裙的运用缺乏系统的理论支撑。以ZSW-110型瓷支柱绝缘子为对象,运用仿真软件建立了其真实模型,分析了增爬裙安装位置和伞径对绝缘子表面电场的影响,研究结果表明:安装增爬裙会加重绝缘子表面电场的畸变,且增爬裙安装在靠近电场较高的高压端时,绝缘子的电场分布畸变最为严重,而增爬裙安置在中间或者下端对绝缘子电场的影响很小;增爬裙直径不同会对支柱绝缘子的电位分布造成一定影响,且增大增爬裙的尺寸能够降低绝缘子伞裙的最大场强。研究结果对外绝缘配置以及防污闪措施的选择有一定的指导意义。     

连续钢桁梁桥顶推施工过程整体式节点受力性能试验研究

石家庄与济南客运专线济南黄河公路和铁路两用特大型桥为公铁两用桥,其采用刚性悬索加劲弦钢桁梁的结构形式和钢桁梁带加劲弦顶推滑移施工技术。选取该桥施工中受力最大的典型节点进行现场应力试验。对节点可能出现较大应力的区域布置应力传感器,现场监测节点在不利施工工况下的应力,并将试验结果与有限元分析结果进行对比。试验分析结果表明,在千斤顶起顶过程中,由于实际起顶位置与原定起顶位置存在一定偏差,以及三片桁架并不完全同步起顶等施工原因,从而导致在千斤顶起顶工况下某些节点局部区域应力水平短时间内较高,在最不利施工工况下,试验节点的测点最大实测应力值达329MPa,接近材料的屈服强度330MPa,节点整体应力状态满足结构强度要求。