不同风场中特高压换流站阀厅屋盖风压特性试验研究

特高压(ultra high voltage,UHV)换流站阀厅的金属屋面系统在风荷载作用下易发生屋面表层风揭事故。为深入探讨该类建筑屋面的风压极值特性,基于风洞试验分别探讨了大气边界层(atmospheric-boundary-layer,ABL)风、壁面射流、均匀湍流三种风场作用下的屋面风压特性,比较了平均风剖面、风速、风向、湍流强度等因素对屋面风压的影响。结果表明:阀厅屋盖迎风前缘负风压最大,且控制风向角在45°左右;壁面射流风场下平均风压系数与脉动风压系数均超过大气边界层风场的结果;风速对阀厅屋盖的负风压系数均值和极值影响较小,而湍流度对风压系数的极值影响较大;大气边界风场时,JGJ/T 481—2019《屋盖结构风荷载标准》的最不利风压系数建议值偏于安全;而在壁面射流风场下,阀厅屋盖全风向最不利风压系数在所有区域都大于JGJ/T 481—2019的建议值,设计中应加以重视。

基于智能图像处理和三维建模技术的特高压换流阀厅用套管运行状态监测方法

从智能图像处理和三维造型技术的角度提出一种针对特高压换流阀厅用套管运行状态特征的监测方法。该方法主要包括:应用智能图像处理技术对红外热像仪、紫外成像仪数据库进行辨识、分类处理;通过Kalman滤波技术针对典型金具绝缘距离进行实时在线测量;应用基于有限元法三维造型技术建立阀厅典型主设备套管的电场模拟模型,获得关键金具表面电场分布情况。结合图像数据库信息、绝缘距离信息和典型主设备套管电场分布信息有效获取其运行状态参量,并应用智能算法对其运行状态进行自动评估。结果表明:未使用Kalman滤波技术时,在0~160 s内对于关键位置处的距离预估偏差跳变较为剧烈,使用Kalman滤波技术后预估偏差跳变幅度缩小,基本控制在同一误差水平;神经网络具有较好的学习效果,适应度函数迭代100次后趋于稳定,且模糊神经网络局部权值出现较为典型的非线性特征。研究结论可有效发掘潜伏性隐患、定位正发性故障,为主设备套管运行维护提供有效的数据支撑和保护策略。

特高压换流站高端阀厅结构设计

特高压换流站高端阀厅跨度大、高度高、工艺布置复杂。穗东±800 kV换流站共有高端阀厅2座,独立布置;阀厅纵向防火墙及换流变防火墙采用钢筋混凝土框架结构,采用变截面T型柱;屋架采用梯形钢屋架,腹杆与弦杆通过节点板采用高强螺栓连接;在设置有屋架竖向支撑的开间内设置柱间交叉支撑,沿阀厅纵向设置水平支撑,交叉支撑和水平支撑均按压杆设计,采用方形钢管;屋架端部几个节间节点杆件轴力较大,需要采用双排螺栓交错布置,内排螺栓中心线与节点中心线重合,此时要特别注意杆件轴力对节点偏心的不利影响,本工程中偏心弯矩产生的剪力为轴向力产生的剪力的27%,不能忽视;本工程中阀吊梁连接于屋架下弦杆下部。

有限元电场计算时模型表面网格精细控制方法

大型复杂模型有限元电场求解过程中,所关注设备表面网格的精细化控制往往难度较大。为此,对有限元电场数值计算时网格划分的相关基本原则进行讨论,考虑实体模型的基本几何结构,提出了基于多层外包实体实现设备表面网格精细控制的思想,在此基础上研究了有限元建模方法。以简单三维模型为例,分别介绍了外包实体生成算法、区域划分原则及相关操作流程。以标准模型为例介绍了所提方法的具体应用过程,同时对外包实体的参数设定进行了讨论。将该方法应用于±1100 kV特高压换流站直流阀厅设备表面电场计算中,计算所得模型表面电场过渡平滑,电场强度最大值为13.8 kV/cm。该方法有效实现了模型表面网格的精细控制,对大型复杂有限元模型的高效、精确建模具有一定的指导意义。

大规模复杂模型电场计算的快速精细化有限元数值建模

有限元法是电场数值计算中普遍采用的一种方法,当求解域内实体较多且结构复杂时,整体模型的区域离散往往难度较大。为此,基于模型的基本几何形态,提出一种针对复杂模型电场数值分析的快速建模剖分方法。以简单2维模型为例,介绍外包区域实体生成及相互位置关系判断算法,结合有限元电场计算时的网格剖分策略,参数化实现模型表面多层网格加密,剖分的效率及质量较高。将该方法应用于特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)阀厅设备表面电场计算中,计算结果表明:该方法较子模型法计算所得结果最大误差仅为3.80%,计算效率较子模型法大幅提高。该方法实现了大型复杂模型表面网格精细化控制,对大规模有限元电场计算的快速、准确建模具有一定指导意义。