变电站支柱类设备减隔震设计方法

减隔震设计是降低支柱类设备地震易损性的有效手段。建立了带有减隔震支座的支柱类设备分布参数体系理论模型,通过地震模拟振动台试验验证其有效性,对不同电压等级的支柱类设备进行减隔震参数分析,归纳减隔震的通用设计方法;结果表明:在不同隔震支座的转动刚度下,特高压支柱类设备的应力响应先随着阻尼系数的增加而降低,最终趋于平稳;不同隔震支座的阻尼系数下,超高压及以下电压等级支柱类设备的应力响应随着转动刚度的增加而近似呈现出近似线性增加的趋势,且曲线斜率随着阻尼的增加而降低;增加阻尼会小幅度的降低隔震支座滞回曲线的等效刚度。支柱类设备减隔震设计方法应根据不同的电压等级采用不同的设计流程,超高压及以下电压等级的支柱类设备应先调整隔震支座的转动刚度,特高压设备则需要首先选择合适的阻尼参数。基于分布参数体系理论模型可对支柱类设备的地震响应快速分析和减隔震设计提出指导。

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器:摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。

导电杆预拉力对换流变套管抗震性能的影响

特高压换流变压器是换流站的关键设备,套管是影响换流变抗震性能的一个重要组件。为评估换流变套管的抗震性能,建立了±800 kV换流变—套管体系的精细化有限元模型,获得了体系的动力特性和地震响应,研究了套管内部导电杆预拉力对套管动力特性和地震响应的影响。结果表明:当套管内导电杆所受预拉力较小时,结构基本振型表现为导电杆的振动,加大预拉力可有效提升套管自振频率;适当增加导电杆预拉力,可以显著减小地震作用下导电杆与套管内壁的相对位移响应,有利于提高套管电气性能,且对套筒应力响应无明显影响;地震作用下阀侧套管端部的位移响应较大,工程设计中应予以重视,防止出现牵拉破坏或影响电气功能的其他问题。

变压器–套管体系抗震加固理论分析及振动台试验

抗震加固可以抑制变压器升高座摆动,降低套管的地震响应,减轻套管震害。该文基于串联分布参数模型,建立了加固后的变压器–套管体系理论模型,通过变压器仿真模型振动台试验验证了加固方法的有效性和理论模型的准确性,并通过参数分析获取了加固支撑的最优参数。结果表明:安装加固支撑后变压器–套管体系地震响应降低,降低率最高可达20%以上;理论计算结果与试验结果吻合较好;支撑安装角度、轴向刚度和抗弯刚度等参数存在最优取值,使加固后的变压器–套管体系地震响应明显降低且加固支撑制造成本适中。该方法能够很好地减小升高座摆动对套管地震响应的放大效应,理论模型可用于确定支撑的最优参数,为支撑设计提供指导。

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。

输电塔T形组合角钢加固试验及理论分析

为提高输电塔的抗风承载能力,本文提出了一种应用于斜材的T形组合角钢加固方法并研究了加固构件的承载能力。首先对加固方法进行参数优化分析,研究了加固板宽度、长度、厚度及数量等主要参数对加固构件刚度及承载力的影响,并通过单角钢构件和加固构件承载力试验验证了加固方法的有效性;最后建立了加固构件压弯承载力计算模型,计算了加固构件理论承载力并与数值模型承载力进行对比。研究结果表明加固构件刚度及承载力主要与加固板长度和加固板数量共同定义的无量纲系数有关,相较于单角钢构件,加固构件的试验承载力提高了近2.5倍,根据加固构件压弯承载力计算模型得到的理论承载力与数值模型承载力吻合较好。