±800 kV换流变压器阀侧套管表带触指型电连接结构地震响应分析

近年来,国内外发生多起由于套管电连接结构失效导致的过热和放电故障,为探究表带触指型电连接结构在地震作用下的响应,建立了带有该型电连接结构的±800kV换流变压器有限元模型,并进行地震作用下的动态接触响应分析。根据接触电阻数值计算模型提出触指页片3级失效指标,分析高失效风险触指页片的分布规律及原因,揭示地震作用下该型电连接结构的失效机理。结果表明:在正常工况下,阀侧套管因倾斜悬臂的安装方式,自重会导致其尾部的电连接结构无法完全对中,表带触指不均匀受压,并在连接公头端部出现新的接触区域;在地震作用下,表带触指在3个主要位置的触指页片失效风险最高,电连接结构的电阻相较于正常工作状态明显增大,并保持在较高水平;动力时程分析结果表示:表带触指型电连接结构有不容忽视的地震失效风险,连接公头与连接母头间的相对运动所造成的触指页片接触力变化是导致其失效的主要原因。相关结论可为换流变阀侧套管电连接设计、选型和过热型故障分析提供依据。

±800 kV平波电抗器耦联体系抗震性能及参数分析

为研究干式平波电抗器耦联体系的抗震性能及耦联结构最优参数,利用软件ABAQUS对某电抗器体系建模进行抗震性能分析,并对耦联结构进行参数分析得到最优参数或最优参数组合,从而提出合理的工程建议。结果表明:在0.4 g地震波输入下,体系耦联方向加速度放大系数最小,竖直方向最大,且同方向上支撑顶部大于电抗器本体顶部;支撑根部应力峰值均值41.64 MPa小于临界应力,但单条波峰值已超过临界应力。耦联结构与电抗器本体采用刚接、管母线和支柱绝缘子刚度处于“低应力区”、连接点处在电抗器高度的指定范围内均对支柱绝缘子根部应力有降低作用。工程中可根据文中给出的建议,结合电力传输等其他非结构要求综合选取最优参数,使体系抗震效果达到最佳。

500 kV变压器地震易损性分析

变压器作为电力系统中的关键设备,其在地震作用下的易损性较高。为了对变压器的地震易损性进行评估,文中建立了某500 kV变压器的精细化有限元模型,通过模态及地震响应分析确定了变压器的抗震薄弱位置及关键响应,并以关键响应水平为失效判据,选取30条天然地震动对变压器进行地震易损性分析,采用对数正态分布拟合得到地震易损性曲线。针对变压器抗震薄弱位置,提出基底布置摩擦摆隔震支座的方法对其抗震性能进行提升优化。结果表明:高压套管为设备薄弱位置,关键响应为套管根部弯矩响应和顶部位移响应,相应的设备失效模式以根部强度破坏与顶部牵拉破坏为主,其中由于变压器整体重心偏向A相高压套管,导致其失效概率高于其他相套管。地震作用下,高压套管发生根部强度破坏的概率高于牵拉破坏,在基底布置摩擦摆支座后,套管根部弯矩响应得到大幅降低,并且顶部位移响应增大幅度较小,几乎可以忽略隔震支座对套管顶部位移的放大作用。变压器高压套管具有较高的地震易损性,在抗震提升措施中,建议采取摩擦摆支座基底隔震方法来降低套管的地震易损性。

1100kV特高压变压器套管震后力学性能快速评估方法

为了在震后迅速评估特高压变压器套管在地震中的受力状况,以经过1100 kV变压器套管振动台试验结果修正的有限元模型为对象,输入多组地震动得到套管关键位置的加速度、位移以及应力的响应峰值。以岭回归原理为基础建立岭回归模型用以预测空气侧瓷套底部应力,利用主成分分析对加速度和位移数据进行降维处理,采用顺序取样和随机取样分别对岭回归模型进行训练及预测,并对比降维前后岭回归模型的预测能力。结果表明:套管关键位置地震响应峰值数据的前3个主成分即可反映原始数据的绝大部分信息;降维–岭回归模型能较为准确地预测空气侧瓷套底部应力峰值,拟合优度达到0.981,其中降维具有提高预测能力的作用,且采用一定次数的重复随机取样可得到更为稳定的预测结果。降维–岭回归模型无需在震后进行有限元模型的时程计算,是一种能在短时间内预测出空气侧瓷套底部应力峰值的震后力学性能快速评估模型。

特高压换流变压器套管电连接结构地震累积效应评估方法研究

地震作用下换流变压器套管会产生位移响应,响应剧烈时其尾端电连接结构可能产生损伤。为了研究地震作用下换流变压器阀侧套管电连接结构的损伤累积效应,文中以换流变压器套管表带触指型电连接结构作为研究对象,建立了精细化的有限元模型。通过有限元计算,可以得到重力和地震作用下表带页片和连接母头内壁的接触压强和位移响应。基于Archard磨损模型,提出了一种在地震作用下表带触指磨损深度的计算方法。以磨损深度作为地震损伤累积的指标,对不同地震强度下表带触指页片磨损的程度进行了对比分析,计算了多次地震作用下的累积磨损深度。发现随着地震强度提高,表带触指的接触压强变化不大,但摩擦行程有较高程度的增大,使得磨损深度也会进一步加深。在不同强度的地震作用下,磨损的分布呈现不均匀但规律的特点,磨损深度的最大值总是出现在最远离连接公头根部的表带的上方页片。重力作用对电连接结构不同部件的磨损差异影响很大。尽管单次地震作用下磨损深度总体较小,仍旧存在局部磨损破坏的可能,应当重视地震作用下的损伤累积效应。