变电站系统抗震韧性量化评估方法

变电站的抗震韧性对电力系统抵御地震风险和震后功能恢复具有重要影响。为研究变电站系统抗震韧性,针对变电站系统的功能和结构特点,提出一个基于网络连通性模型的抗震韧性量化评估方法,通过连接矩阵技术基于各设备单元的拓扑连接关系建立变电站的网络连通性模型进行系统分析,基于设备层面的地震易损性模型和所需修复时间,以及修复人员的数量和修复次序,能够综合考虑系统功能损失阶段和功能恢复阶段的不确定性以及抢修资源限制和分配的影响,利用蒙特卡洛模拟法获得变电站功能的期望轨迹曲线,实现变电站系统抗震韧性的量化评估。通过该方法对某一实际变电站进行抗震韧性评估,并对不同的抗震韧性提升策略进行量化和对比,验证该评估方法的应用前景。

特高压换流站直流场回路设备抗震性能研究

为了对比特高压换流站直流场回路抗震性能,以某换流站±400kV直流场回路为研究对象,建立硬导线固定金具、滑动金具和两种垂跨比的软导线4种连接方案下的有限元模型,对不同地震波输入下回路中设备的地震响应进行对比分析。结果表明,直流场回路与设备连接的支柱绝缘子的地震响应较大,回路的连接方式对设备的位移响应和加速度响应有较大影响,另一方面发现软导线连接的低频设备出现了明显的位移和加速度时程单向振荡的现象。直流场回路中低频设备与支柱绝缘子之间连接的软导线存在一个垂跨比临界值,当垂跨比低于临界值时,会造成回路中设备的较大的峰值地震响应。硬导线固定金具连接下设备的位移响应较小,可用适于抗震设防烈度小的区域。硬导线滑动金具连接和分段硬导线加软导线连接加速度响应小,适合于抗震设防烈度较大的区域,但需要注意软导线的垂跨比设置。

±800 kV特高压直流穿墙套管的地震易损性分析

为评估某±800 kV特高压穿墙套管的抗震性能,本文建立了穿墙套管-阀厅体系有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,采用多样条的易损性分析方法,从强度和变形两方面拟合得到了穿墙套管不同损伤状态下的易损性曲线。结果表明:阀厅结构会影响套管的动力特性;穿墙套管根部截面的应力响应和绝缘芯子端部截面的相对位移响应较大,是抗震的薄弱位置;户外段套管根部的地震易损性最高,绝缘芯子端部地震易损性次之,户内段套管根部地震易损性较低。评估穿墙套管抗震性能时不能忽略阀厅的影响;应采取措施降低户外段套管根部的应力响应以提高其抗震性能;同时应评估由于穿墙套管内部结构与外部套筒间相对变形过大对电气功能的影响。

变电站系统的地震易损性分析方法

变电站是由一系列不同类型的电气设备通过导线相互连接组成的复杂系统。为了研究变电站系统整体的抗震性能,文中提出一种结合图论、故障树和成功路径的系统分析方法。该方法基于变电站中各个电气设备布置、连通逻辑关系和电力传输路径,建立整个变电站的有向图逻辑模型,以能正常输出的线路数量作为变电站的性能评价指标,结合设备层面的地震易损性曲线,利用蒙特卡洛模拟实现对变电站系统层面的地震易损性分析。通过该方法对典型220kV变电站进行地震易损性分析,得到变电站系统在不同性能状态下的地震易损性曲线,并通过设备的重要度分析指出变电站系统的抗震薄弱环节。

变电站系统抗震韧性研究现状与展望

近年来日益频发的地震灾害曝露了变电站系统抗震能力弱、修复时间长、社会影响巨大的问题,使得变电站及其设备的抗震性能研究引起了广泛关注。为了全面评估变电站应对地震风险和震后快速恢复的能力,将抗震韧性概念运用于变电站系统,文中首先对不同系统的韧性基本概念和研究现状进行了综述,详细介绍了不同的韧性指标和韧性评估方法。随后结合变电站的功能和结构特点,提出了基于设备地震易损性和系统分析模型来量化变电站系统抗震韧性的评估流程,并指出了未来的研究重点。

特高压换流站系统的地震易损性分析

特高压换流站是特高压直流输电系统中的重要节点。为分析特高压换流站系统整体的地震易损性,根据换流站中各设备布置位置和功能实现逻辑关系,对换流站进行了关键回路及设备的划分并建立了整个换流站的系统功能逻辑模型,以震后能够正常输出的电量作为系统的性能评价指标将其功能状态分为5类,基于划分子系统的地震失效概率模型,利用失效模式与影响分析的枚举法求得了某±800kV换流站系统在具有不同输电能力功能状态下的地震失效概率和易损性曲线,并通过对子系统易损性参数的敏感性分析指出了换流站系统的抗震薄弱环节。

高强度摩擦型螺栓连接性能研究综述

介绍高强度摩擦型螺栓基本概念、连接性能、特点以及起源、发展概况;系统阐述高强度摩擦型螺栓理论分析、数值模拟及实验研究发展情况;重点介绍高强度摩擦型螺栓在土木工程领域的应用及相应研究,指出其在应用中的诸多优点及使用潜力。

不同结构型式直流滤波器回路抗震性能对比分析

不同结构型式的特高压直流滤波器耦联回路中滤波电容在地震作用下地震响应特征相差较大,其抗震性能需要进行深入研究。文中以某特高压悬吊式直流滤波电容器和支撑式直流滤波电容器为原型结构,建立了两类特高压直流滤波器耦联回路有限元模型,从位移、内力和加速度3个方面对比了三向地震作用下两类回路中滤波电容器抗震性能。结果表明:在顶层高压管母线连接处悬吊式滤波电容器的水平双向合位移比支撑式大,且悬吊式加速度响应峰值多集中在底层而支撑式多集中在顶层。悬吊式滤波电容器内力安全系数满足规范建议值且富余度较大,在水平方向整体具有更高的位移响应且呈现悬索张拉状特点,底层悬吊绝缘子会出现弹性回跳现象,为其抗震设计薄弱位置;支撑式滤波电容器内力安全系数超出规范建议值,在水平方向整体具有较低的位移响应且呈现悬臂支柱状特点,底层的支柱绝缘子根部应力最大,对材料强度有较高的要求,是抗震设计的薄弱位置。

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。

开孔CFRP板条与混凝土粘结性能试验研究

CFRP板条被广泛应用于钢筋混凝土的加固工程,CFRP板条加固混凝土时常发生粘结界面破坏。本文提出对CFRP开孔并控制孔径和孔距,以增强CFRP与混凝土的粘接界面强度以及CFRP板条与粘结界面的延性,提高构件极限承载力。通过拉拔试验,控制CFRP板条开孔孔径、开孔距离等,探究CFRP板条表面处理以及不同的加固方式对加固效果的影响。试验结果表明:开孔可以显著增加CFRP与混凝土粘结界面的延性,提高加固混凝土构件的塑性性能,且开孔孔径、开孔距离对粘结性能具有一定影响。同时CFRP板条内嵌式加固粘结性能明显优于外贴式加固,更有利于充分发挥CFRP板条强度。

设备套管抗震性能振动台试验鉴定规定的国内外对比

近年来历次震害资料表明变电站设备的地震易损性极高,且破坏集中发生于设备套管根部。为了提升国产电气设备套管的抗震性能和促进我国相关规范的完善,笔者对中国、美国和欧洲现行标准之间关于套管抗震性能振动台试验鉴定的条文规定进行了对比分析,指出了我国规范的不足。通过借鉴国外相对成熟完备的设备套管抗震鉴定试验框架制定的经验,提出了改进我国套管抗震性能鉴定试验规定的修订建议和工作方向。

特高压GIS复合套管地震模拟振动台试验研究

为了研究特高压GIS复合套管在地震作用下的振动响应以及顶部转动特征,利用地震模拟振动台对1 100 kV某特高压GIS复合材料套管进行人工波加载试验,通过对不同高度测点布置传感器得到不同输入加速度峰值下,结构的位移、应变以及加速度响应。研究结果表明:在人工波激励下,复合材料套管支撑装置加速度放大效应会加剧套管自身的动力响应;复合材料套管的顶部均压环存在转动现象,且在一个典型峰值地震波作用下,转动效应可以分为4个阶段:近似直线运动,中心线倾斜转动,稳定椭圆周运动,小幅圆周运动。此外,特高压套管设备顶部均压环转动所引起的电磁场变化趋势需要给予足够的关注。

地震作用下输电线路塔线耦合的动力响应数值分析

输电线路由基础、杆塔和架空导线组成,杆塔和架空导线的塔线耦合作用显著。为了研究地震作用下的塔线耦合作用,结合某220 kV输电线路工程,建立杆塔的单塔模型和三塔两跨的塔线耦联体系模型,并分别进行动力特性分析和地震时程响应分析,通过对比两个有限元模型的计算结果,发现:1)塔线耦联体系模型中杆塔频率小于单塔模型;2)低地震烈度下塔线耦联体系中杆塔地震响应高于单塔模型,而在高地震烈度下塔线耦联体系中杆塔地震响应出现低于单塔模型的情况;3)架空导线的质量效应使杆塔地震响应增大,同时架空导线可通过自身振动耗散一定的地震能量,这种非线性振动耗能减震效应随着地震动强度的增大而越发明显。