变压器–套管体系地震响应机理振动台试验研究

变压器是重要的变电站设备,然而在地震中会遭受各种形式的破坏。由220 k V套管和变压器组成的体系为试验对象,进行变压器–套管体系振动台试验,测得满足IEEE 693需求反应谱的地震波激励下的体系关键位置的地震响应;以El Centro波激励下体系的地震响应为例,分析加速度和位移响应沿体系高度的分布情况;最后探讨变压器升高座和套管的地震响应机理。得到体系基本动力特性,且在峰值为0.3 g地震波激励下套管法兰出现渗油、垫片松动震害。分析表明:当套管法兰抗弯刚度较大时,变压器箱体箱壁的面外刚度不足引起套管动力响应放大和升高座摆动,套管振动与升高座摆动耦合在一起,两者绕升高座根部整体摆动;然而套管法兰刚度变小时,套管绕其根部法兰开始摆动,套管振动与升高座摆动耦合作用变弱。

变压器—套管体系的动力模型及抗震加固分析

为研究变压器—套管体系的动力响应机理,提高其抗震性能,建立了某220 kV变压器加固和未加固时的精细化有限元模型,并输入满足IEEE 693—2005需求反应谱的地震波进行计算。提取了加固前变压器—套管体系的振型及各关键点的加速度,分析了各关键点加速度的反应谱;采用支撑升高座的方式来加固变压器,对比加固前后套管的地震响应,发现支撑对控制升高座摆动效果明显。进一步分析可得到如下结论:变压器—套管体系X、Y方向的前两阶振型以套管—升高座的耦合振动为主,对系统的动力响应起主导作用;变压器箱体可简化为刚体,升高座和套管可简化为欧拉梁,箱体—升高座和升高座—套管之间的连接可简化为转动弹簧;支撑可以很好地限制升高座绕箱体的摆动,提高体系基频,减小升高座顶部的加速度放大系数,同时安装方便,具有很好的适应性。