瓷柱型电气设备易损性及其减震方法研究

• 作者: 柏文
• 来源期刊: 国际地震动态
• 学科: 工学
• 关键词: 瓷柱型电气设备 地震 易损性 ANSYS/LS DYNA 母线连接 调谐质量阻尼器 减震 BI-TMD
• 年，卷（期）: 2019,（12）
• 所属期刊栏目: 中国地震局工程力学研究所2018届博士论文摘要(Ⅲ)
• 页码范围: 72-73
• 页数: 2页
• 分类号: TU352.1
• 字数: 1183字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0253-4975.2019.12.014

摘要

国内外震害表明,作为电力系统关键组件的瓷柱型电气设备,即使完全满足电气设备的抗震设计要求,在强烈地震发生时破坏现象仍十分突出,表现出抗震性能普遍较差的特征.分析原因,除地震动的不确定性外,瓷柱型电气设备本身的材料和结构特征、设备之间的连接母线设计参数等均对设备破坏具有重要影响.针对上述问题,在系统研究国内外相关文献的基础上,本文对瓷柱型电气设备的地震易损性进行了较系统研究,并以此为基础,对可明显提升瓷柱型电气设备抗震能力的减震方法进行了较深入研究.主要工作如下:(1)建立了瓷柱型电气设备的地震易损性分析方法,给出了典型瓷柱型电气设备的易损性分析模型和结果.以典型230 kV和550 kV隔离开关为例,选取了160组不同类型实际三向地震动加速度记录,建立了两种典型隔离开关基于试验检验的有限元模型,考虑隔离开关闭合和断开两种工作状态,进行了典型瓷柱型电气设备抗震能力易损性分析;选用峰值地面加速度和峰值响应加速度两种地震动度量指标,分析给出了设备整体和部件的易损性曲线模型和参数.(2)研究了典型瓷柱型电气设备连接母线内力的影响因素,给出了一种考虑地震作用的软母线最短合理长度的确定方法.建立了试验验证的软母线有限元模型,考虑不同连接形式和松弛比,将互连设备和软母线简化为双质点-母线模型,以3条满足设计谱要求的人造地震动作为标准输入,通过调整松弛度参数,得到不同母线松弛度时设备端子处的最大水平力,根据输入地震动强度等级所允许的设备端子处的最大水平力,给出了软母线最小松弛度的确定方法.选取14组不同场地类型的实际强震加速度记录,以两组实际工程中的典型互连电气设备为例,计算了不同松弛度时互连设备软母线所对应的最大水平力,验证了方法的有效性.(3)提出了一种基于调谐质量阻尼器原理的瓷柱型电气设备减震方法,通过振动台试验和数值分析验证了方法的有效性.选取110 kV和220 kV电流互感器等两种典型瓷柱型电气设备,进行了振动台试验,分析其在不同地震动作用下的动力响应.以220 kV电流互感器为例,建立了相应的有限元模型,并与振动台试验对比验证了其准确性.设计了一种适用于该电流互感器的调谐质量阻尼器减震装置,给出了多重调谐质量阻尼器在谐波作用下考虑不同质量比及不同减震单元数量的优化参数.通过有限元方法进行动力时程分析,对比了设备在无控及有控条件下的加速度和相对位移响应,分析了该减震方法的有效性和鲁棒性,给出了地震动作用下的减震装置建议质量比和减震单元数量.分析了频率失调效应对调谐质量阻尼器减震效果的影响,研究了导线不确定性对调谐质量阻尼器减震装置减震有效性的影响.(4)在调谐质量阻尼器减震的基础上,提出了一种基于基础隔震和调谐质量阻尼器原理的基础隔震-调谐质量阻尼器(Base isolaton-Tuned mass damper,BI-TMD)瓷柱型电气设备混合减震方法.分析了被控设备自振频率、基础隔震周期、 TMD质量比和控制频率等因素对BI- TMD减震效果的影响.选取了4种不同自振频率的瓷柱型电气设备,对比分析了不同周期的隔震系统的减震效果.分析给出了TMD质量比、控制频率参数对BI-TMD的影响规律及减震效果.分析结果表明,BI-TMD有效、稳定,可以在BI作用的基础上进一步降低被控设备的加速度和水平相对位移响应,与BI相比,BI-TMD减震平均值对应的方差明显更小.

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序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	柏文		6	0	0.0	0.0