基于有限元的GIS水平母线外壳振动仿真研究

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)在运行中因电磁力导致的异常机械振动时有发生。为研究三相共体水平GIS母线外壳的受力与振动特性,使用有限元分析软件,建立三相工频电流源激励下的水平GIS母线模型,进行稳态电磁场分析,得到外壳所受电磁力,再建立金属外壳的结构动力学模型,求解电磁力激励下的外壳振动加速度响应。结果表明,金属外壳受到周期性变化的电磁力作用,频率为激励源频率的两倍。在该电磁力的作用下,外壳产生机械振动,外壳两侧中线节点的振动加速度显著大于其他位置,其变化频率与电动力频率一致。在三相共体GIS试验平台进行工频电流激励下的外壳振动加速度信号检测,通过分析外壳不同位置的信号强度与加速度频率,验证了仿真模型的准确性。