Subsea rigid jumper design and VIV fatigue evaluation

The purpose of this paper is to present a design procedure for subsea rigid jumper system including strength and fatigue analysis. Special attention gives to a methodology based on DNV-RP-F105 to evaluate jumper fatigue damage caused by vortex induced vibration (VIV). Jumper strength analysis is to determine the jumper con-figuration which can accommodate various load conditions and all possible span lengths driven by installation tole-rances of connected subsea structures. Fatigue analysis includes two parts:thermal fatigue and VIV fatigue. This paper presents the procedure of VIV fatigue damage calculation. An example is given to illustrate above methodologies.

特高压刚性跳线电晕对比试验研究

刚性跳线金具是线路金具中结构最为复杂的部分,其电晕比一般线路金具更严重,特高压交流刚性跳线尤为如此,必须通过试验研究不同类型的刚性跳线的结构及相应的电晕问题。笔者介绍了两种刚性跳线的形式,并对其分别进行了可见电晕试验研究。通过对比试验,分析了刚性跳线电晕的薄弱环节,为特高压刚性跳线设计提供了依据。

±800kV特高压直流不同型式跳线电气特性的比较分析

现有±800 k V特高压直流输电线路耐张塔大多采用鼠笼式或铝管式刚性跳线,而刚性跳线金具是线路金具结构中最为复杂的部分,实际运行中发现由耐张塔跳线引起的电晕放电现象比直线塔严重。为比较分析±800 k V特高压直流典型耐张塔不同型式跳线的优劣性,应用三维有限元分析软件,分别仿真计算了鼠笼式刚性跳线、铝管式刚性跳线和软跳线3种型式跳线的电场分布情况。同时,基于国家电网公司特高压直流试验基地,开展了可见电晕试验和电磁环境影响试验研究。研究结果表明:鼠笼式刚性跳线和软跳线的电场特性基本相当,铝管式刚性跳线的电场强度稍高;鼠笼式刚性跳线所采用的间隔棒的可见电晕试验完全满足最高工作电压要求;鼠笼式刚性跳线和软跳线的可听噪声、无线电干扰、可见电晕和地面合成电场测试结果基本相当,无明显差异。该研究成果可为后续的±800 kV直流输电线路金具、导线表面最大场强控制值要求和耐张塔设计提供参考。

特高压交流刚性跳线金具电晕试验

刚性跳线金具是线路金具中结构最为复杂的部分,其电晕比一般线路金具更严重,特高压交流刚性跳线尤为如此,必须通过试验研究不同类型的刚性跳线的结构及相应的电晕问题。因此通过对实际运行情况下的刚性跳线和模拟布置条件下的跳线金具进行电场计算,提出了简化模拟布置试验的方法和相应的修正系数,根据此系数提出了特高压刚性跳线可见电晕试验合格电压,并进行了模拟布置和真性跳线可见电晕试验。试验结果验证了特高压刚性跳线试验方法的有效性。

特高压交流铝管式刚性跳线电场计算和分析

1000 kV特高压交流输电线路耐张塔采用的铝管式刚性跳线,其跳线、间隔棒和铝管端部连接金具等结构较为复杂,电场强度较高,容易发生电晕,需要对其表面电场分布进行研究。为此运用3维有限元法,对特高压交流试验示范工程中采用的铝管式刚性跳线进行了电位和电场仿真计算,得到了跳线、铝管和端部金具表面的电场分布,并针对跳线和端部金具等场强较高的部位进行了结构改进,最终给出了跳线、铝管和端部金具的电场计算分析结论。研究结果表明,所处位置不同,8根子跳线表面的最大场强值各不相同;跳线间隔棒线夹曲率半径过小时,适当增大曲率半径能有效降低间隔棒发生电晕的概率。研究成果能够有效地避免铝管式刚性跳线发生电晕,已经成功应用于我国特高压交流试验示范工程,效果良好。

特高压同塔双回路转角耐张塔雷电绕击防护

我国特高压变电站进线段同塔双回转角耐张塔采用刚性跳线,使得地线对跳线端部的保护角偏大,可能增加转角耐张塔的雷电绕击风险。为降低雷电绕击对变电站设备安全的影响,建立了特高压同塔双回路耐张转角塔雷电绕击先导发展3维模型。通过计算分析地线、跳线和导线最易产生上行先导的位置,获得了不同线路转角和地线横担长度时,刚性跳线的最大绕击电流和绕击闪络率。结果表明:只需控制地线对相邻档距导线的保护角满足≤–5°,即可保证刚性跳线单回闪络率满足≤0.1次/(100km·a)的要求,而无需对刚性跳线端部的保护角进行控制;SJ322P型杆塔外角侧地线横担长度可由电气几何模型推荐的36 m减小至28 m,内角侧地线横担长度可由27 m减小至25 m。相关分析结论已应用于1 000 kV锡盟—胜利特高压交流输电工程线路防雷设计。

应用等效场强法的特高压交流双回耐张塔刚性跳线及金具电晕试验

采用有限元法仿真计算了实际线路和试验简化模拟布置情况下刚性跳线及金具表面的电场分布；并利用等效场强方法进行了特高压交流耐张塔刚性跳线及金具的电晕试验研究，研究结果表明：铝管式、鼠笼式刚性跳线以及铝管式结构的相关金具满足电晕试验要求，鼠笼式结构的相关金具不满足电晕试验要求，建议将鼠笼式结构中部分间隔棒的线夹改成与铝管式结构中的椭圆型引流间隔棒一样，户外试验场各场强对比点处的起晕场强约在28．74～31．38kV／cm之间。试验结果可以在其它工程中得以参考应用。

1000kV特高压交流输电线路双回耐张塔刚性跳线电晕抑制分析

特高压交流1 000 kV双回耐张塔结构复杂,为分析其刚性跳线表面电场分布,并抑制电晕放电,运用3维有限元分析软件ANSYS,考虑了杆塔、金具、绝缘子串等因素和相间影响,计算了特高压双回耐张塔采用铝管式结构时刚性跳线的表面电场分布,对比分析了跳线表面场强的不同影响因素;并选取特高压试验示范工程典型单回耐张塔JTP3,通过电场仿真计算结合实地电晕测量,确定了特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强的控制值;最后研究了跳线表面场强随弧垂值、耐张塔转角度数以及跳线直径的变化规律。研究结果表明:相间影响对中相跳线表面场强影响相对较大,杆塔、大地以及回间影响对中相跳线表面场强的影响百分比<5%,特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强控制值可取为2 600 kV/m,刚性跳线应选用JL/G3A-900/40型导线并在实际安装中应使弧垂值控制在<0.2 m。

深海刚性跨接管弯管强度关键影响因素研究

深海刚性跨接管是水下生产系统的关键设备,其弯管处易因应力集中导致结构失效。依照理论与规范,并结合工程实例,通过数值模拟分析对影响跨接管弯管强度的关键因素进行研究,并对各影响因素展开敏感性分析。结果表明:跨接管结构形式是影响弯管强度的主要设计因素(M型跨接管可有效降低弯管的结构应力),弯管曲率半径影响较小;管道端部位移是影响弯管强度的主要载荷因素(重点分析此因素在不同方向的敏感性,发现轴向端部位移的影响最大);而工作温度对管道强度的影响很小。

深水刚性跨接管安装操控作业及风险研究

在深水油气田开发模式中,跨接管作为重要的连接元件用于连接管线与采油树、管线与管汇、管汇与采油树、管汇与立管等水下生产设施,其安装技术是构建水下生产系统的重要内容。以某深水气田M型跨接管安装过程为例,介绍了跨接管下放安装作业方法及要求,利用事故树分析方法对其进行风险研究,找出安装过程中的关键环节,并提出控制措施,旨在为我国深水跨接管下放安装提供参考。

1000 kV特高压输电线路笼式硬跳线电晕放电分析与处理

1 000 k V特高压交流输电线路具有输电能力强、覆盖范围广、网损小的优势,但同时也存在电场环境复杂、运行风险高等特点。笼式硬跳线是特高压线路建设中常用的连接方式,其所处电场环境较为复杂,电晕比普通线路更为严重,甚至会产生明显异响,严重影响线路安全运行。通过对特高压线路笼式硬跳线电晕放电的电气特性和结构特性进行分析,给出了调整转接点结构、增大导线截面2种处理措施,并结合现场监测数据评估了改善效果,为今后处理类似缺陷提供了参考。

水下刚性跨接管公差带优化方法研究

水下刚性跨接管因自身制造误差、安装毂座位置测量误差等因素影响,在安装过程中受力产生变形,受力越大安装工作越困难。考虑以刚性跨接管为代表的较大水下结构物受力—变形特点,提出一种基于构件方向刚度差异的公差带优化方法,根据构件的方向刚度系数优化构件公差带,并将此方法应用于刚性跨接管设计。

特高压交流线路金具常见电晕位置及串型优化

基于浙北—福州1000 kV特高压交流线路现场测试结果,研究了特高压交流线路金具的常见电晕问题。借鉴中国1000 kV特高压交流输电线路金具设计、制造、建设及运行经验,根据1000 kV特高压交流线路技术参数开展了悬垂串、耐张串和跳线串均压屏蔽环金具结构的优化设计工作,通过悬垂串的真型电晕及噪声测试进一步验证了金具的优化效果。

铝钢比对跳线抗弯刚度影响的研究

通过实验模拟跳线的实际受力,完成了跳线抗弯刚度的实际测量,根据测试结果计算得出跳线抗弯刚度值,由此给出了跳线的铝钢比与刚度的拟合曲线,对架线施工具有指导意义。

软件法提高铝管式刚性跳线的施工工艺

锦屏至苏南±800 kV特高压直流输电线路工程采用铝管刚性跳线结构,依托工程开发了"±800 kV特高压直流线路工程铝管刚性跳线长度计算软件",目的是指导在工程中规范使用±800 kV特高压直流线路工程铝管刚性跳线计算软件,来达到降低跳线施工强度、减少高空作业时间、减少跳线用子导线的浪费、安装跳线美观性及提高工艺水平的目的,并为今后特高压直流工程推广应用打下基础。

复合材料玻璃钢鼠笼式硬跳研究

本文创新地提出复合材料玻璃钢骨架作为鼠笼式硬跳骨架的方案,具有重量轻、耐腐蚀、耐高温、运输和安装方便、降低人工在附件安装工程中的劳动强度等优点,符合全过程机械化施工发展方向,与常规设计相比,技术经济具有明显优势。

750kV输电线路耐张塔刚性跳线的研究开发

西北750 kV输电线路有43基耐张转角塔。为了确定经济、安全可靠、施工方便的跳线连接方式,预选普通软跳线、笼式硬跳线及铝管式硬跳线3种方式进行经济技术比较。通过计算、试验和论证,推荐采用铝管式硬跳线,它加工简单、施工方便,可降低工程造价,完全满足线路工程使用要求。

750kV输电线路四分裂刚性跳线系统

为了满足新疆与西北主网联网750 kV第二通道输变电工程建设需要,研究了750 kV输电线路四分裂跳线系统。采用理论计算的方法得出了跳线的电场强度,确定了子导线型号,根据风偏角计算结果给出了跳线系统的参数,同时结合工程需要开发了跳线四变六转换器和加强抗磨型间隔棒等配套金具。750 kV四分裂跳线系统通过了相关试验及鉴定,能够满足工程使用要求。