抗震性能设计在某全户内变电站生产综合楼结构中的应用

全户内变电站在我国城市中得到越来越广泛的应用,但变电站性能设计相应的设计规范还不够完善,理论研究在一定程度上还落后于工程实践。本文采用SAP2000程序对某全户内变电站生产综合楼结构原型进行了弹塑性时程分析,研究了结构的动力特性和结构在三水准烈度下的加速度、位移、层间位移角和楼层剪力反应,表明该结构具有良好的抗震性能。对比分析了原型结构在不同地震动输入下的抗震性能,分析表明有必要用几种不同地震波来研究结构的地震反应,在大震阶段,有必要进行结构在多维地震波输入下的地震反应分析。     

1100 kV特高压套管地震模拟振动台试验

特高压套管具有较高的地震易损性,是变压器整体结构抗震性能的薄弱环节,其抗震能力直接影响着特高压变电站整体的抗震设防水准。该研究对1支1 100 k V特高压套管进行地震模拟振动台试验,通过输入白噪声随机波和人工标准时程波,测定套管的动力特性和关键部位的应变、加速度等地震响应。试验结果显示,套管瓷件部分最大应力低于瓷质材料破坏值,但套管金属部位安装法兰发生破坏,不满足设计基本地震加速度为3 m/s2的抗震设防要求。试验结果表明:在重视瓷件部分抗震性能的同时,应采取构造连接措施提高套管金属部件的刚度,从而提高设备整体的抗震性能,保证变电站抗震安全。     

变压器及套管隔震体系地震反应及隔震层参数分析

国内外震害表明,变压器在地震中的破坏型式多样,易损性极高。隔震技术是一项能够有效降低地震反应的新型抗震技术,而变压器及套管隔震层的设计和参数选择与普通结构有较大的差异。首先,建立了大型电力变压器及套管隔震体系的多质点分析模型,采用Matlab软件编写计算程序,分别输入人工地震波和Taft地震波,对变压器及套管隔震体系的地震响应进行分析;最后,开展了隔震层等效水平刚度、等效阻尼比、双线性恢复力模型的屈服剪力系数及屈服后刚度等参数的地震响应影响分析。分析结果表明:合理设计变压器及套管隔震体系的隔震层参数,可有效降低变压器及套管的地震响应;另外,通过隔震层的参数分析,得到了相关参数的合理取值范围。该研究对今后变压器及套管隔震体系的设计具有参考与指导作用。     

安装剪切型铅减震器的特高压标准化避雷器地震模拟振动台试验

为提高特高压瓷质避雷器地震安全性,首先基于结构抗震优化方法,提出了特高压避雷器标准化瓷套结构设计方案,抗震安全系数由原结构在0.2g(g=9.81 m/s~2)水平地震动加速度试验得到的1.68提高至新结构在0.3g水平地震动加速度试验得到的1.73。然后基于剪切型铅减震装置性能参数,对特高压标准化瓷套避雷器进行了减震仿真分析。最后依据仿真分析结果确定的减震器型号,进行了安装减震器的特高压标准化瓷套避雷器地震模拟振动台试验,白噪声试验中减震结构相较于非减震结构基频降低了2.76%~4.15%,在水平地震动加速度0.4g和0.5g试验中地震安全系数分别为2.15和1.86。试验结果表明:特高压避雷器抗震性能提升可综合考虑结构优化与减震设计方法,且剪切型铅减震器的安装在正常使用情况下基本不对电气设备整体刚度产生影响。研究结果可为变电站电气设备抗震设计和试验提供参考。     

全户内变电站楼面电气设备抗震设计方法

全户内变电站作为电力系统的关键节点,其楼面布置的电气设备在地震作用下保持良好的抗震性能至关重要。该文对4座全户内变电站主控楼及楼面电气设备进行了精细化的有限元建模,分别进行了动力特性分析和100组地震动输入下的时程响应分析,采用数理统计和线性拟合的方式得到了适用于全户内变电站的楼面设计反应谱。研究结果表明:主控楼结构2层楼面峰值加速度放大系数平均值为1.35,屋面峰值加速度放大系数平均值为2.47;当楼面电气设备基本周期与主控楼结构基本周期比值在0.9～1.1区间时,平均楼面谱加速度放大系数达峰值4.80;楼面设计反应谱与电气设备的重要性类别、楼层位置、阻尼比和主控楼结构扭转效应4个主要影响因素有关。建议对全户内变电站楼面电气设备进行抗震设计时采用该文推荐的楼面反应谱抗震设计方法。     

±600 kV换流变压器回路抗震性能分析北大核心CSCD

换流变压器是换流变电站中的重要设备,但在历次地震中破坏严重。因此为研究±600 kV换流变压器回路的抗震性能,找寻回路中的薄弱环节,文中根据某工程建立了换流变压器回路的精细化有限元模型,并对回路进行了动力特性和地震响应分析。发现了地震作用下该回路的薄弱位置,得到了部件的连接方式和结构形式是影响结构响应的关键因素。通过将换流变压器单体和回路进行对比分析发现耦联体系可以明显减小设备在地震作用下的结构响应,同时金具内的铝绞线可以消耗由于地震作用产生的能量,起到耗能减震的作用。针对换流变压器回路的抗震性能分析可以为以后换流变压器回路技改和日常运维奠定基础,并为抗震设计提供了新思路。     

变电站设备–支架耦合体系的地震响应建模与参数分析

为了研究设备–支架串联体系的动力特性及地震响应规律,针对具有分布参数和柔性节点的电气设备支架串联体系,该文通过应用分布参数梁振动理论和边界条件的引入,推导出其频率方程,并利用数值方法求得频率及振型。根据分布参数体系振型的正交性条件,对分布参数体系的运动方程进行解耦,通过振型叠加法得到了体系的地震响应。利用该方法计算了500k V支架–套管体系的动力特性及地震响应,并与振动台试验结果进行了对比分析,验证了该理论模型的准确性。此外,还分析了不同参数对体系动力特性及地震响应的影响,得到了考虑绕法兰转动刚度的设备–支架体系基频计算公式、支架和绕法兰转动刚度对设备地震响应的影响规律,据此对设备支架的设计优化和抗震加固提出了建议。     

大型火电厂主厂房框排架结构静力弹塑性地震反应分析

钢筋混凝土框排架结构是我国火电厂主厂房最常用的结构型式之一,由于工艺布置要求,主厂房质量、刚度分布不均匀,结构抗震性能的研究尤为必要。文章运用基于结构性能的抗震设计方法,对大型火电厂框排架结构进行静力弹塑性地震反应分析,研究该类结构的整体抗震能力和破坏过程。结果表明,主厂房框排架结构在7度罕遇地震作用下能满足变形要求,但结构存在较多的薄弱环节,在设计时应引起高度重视。     

换流站直流滤波器及直流出线集成构架设计

800 kV直流(direct current,DC)滤波器悬吊构架和±800 kV直流出线构架属于特高压直流(ultra high voltage direct current, UHVDC)换流站的关键构筑物在工程中将两者合建经验较少。立足于新松换流站直流构架的设计分析,对该类构架的结构选型进行了讨论,发现格构式钢管最适用于此类大跨高耸构架;随之分析了该构架的动力特性、风振特性,发现构架越高,整体刚度越低,风荷载作用越强且地震作用越弱;最后选定了构件的截面尺寸,分析了根开大小对部分指标的影响,得出增大根开能增加结构刚度的结论,但会增加钢材用量且不利于电气、结构等专业的平面布置,因此,根开的选择需因地制宜。     

1100 kV特高压气体绝缘开关套管-支架体系抗震性能加固试验研究

气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)套管是特高压(ultra-high voltage,UHV)变电站中的重要设备。为提高某型1100 kV特高压GIS套管-支架体系的抗震性能,对该套管原有钢支架梁柱节点进行了加固,并增加了相应斜撑,对加固前后的套管-支架体系进行了振动台试验。结果表明:加固前原支架在不同地震作用下动力特性发生变化,抗震性能不满足相关规范要求。支架对套管地震响应有较大的放大作用,加固后的支架侧向刚度增强,支架顶部加速度反应谱峰值较加固前降低,且主要频率分量升高,与套管基频差异增加,套管-支架体系地震响应较加固前减小。支架对体系抗震性能有较大影响,加固后的支架能显著提高GIS套管-支架体系的抗震性能。     

全户内变电站生产综合楼结构设计

全户内变电站生产综合楼是一种新型的结构,与一般的变电站生产综合楼相比结构布置较为复杂,本文从结构计算、结构设计出发,按半地下室结构、抗震设计、软件参数设置等方面进行总结和论述,为后续类似变电站设计提供借鉴和指导。     

特高压交流同塔双回输电线路邻近建筑物时畸变电场研究

为了解特高压交流输电线路邻近建筑物时畸变电场,采用有限元法计算了1 000kV交流同塔双回输电线路邻近不同结构和材料建筑物时的工频电场。首先建立了含弧垂导线、钢架和空气场域的计算模型和有限元模型;然后计算分析了钢架附近地面、阳台和屋顶的工频电场,通过与实验模型比较验证了计算方法的有效性;最后分析了钢筋和砖土材料房屋楼顶的畸变电场,比较了2种房屋是否开窗时阳台和室内的场强。结果表明,有限元法可有效计算建筑物周围的工频电场;靠近导线侧房屋棱角及棱边附近工频电场畸变较大,钢筋和砖土房屋楼顶棱边中心处畸变电场分别为10.40kV/m和6.02kV/m,较不存在房屋时分别畸变了123.18%和29.18%;砖土材料对室内电场屏蔽效果较差,其一层室内最大场强可达4.82kV/m;开窗会使钢筋房屋阳台处电场从32.2mV/m增大到1.95kV/m,但砖土房屋阳台电场变化较小。     

变电所户内配电装置屋盖选型

通过对220kV变电所户内配电装置结构的分析，认为配电装置屋面结构型式的选择合理与否，对配电装置的技术经济指标有较大的影响，实践证明，采用轻型屋盖体系不失为合理选择。     

地震作用下软母线连接的变电站设备建模与分析

由于软母线的牵拉作用,强地震作用下软母线连接的变电站设备将产生强烈的相互作用。将变电站设备简化为具有一定抗侧移刚度的单自由度体系,软母线简化为变刚度的弹簧,并根据悬索理论求得变刚度弹簧的等效刚度,建立了软母线连接电气设备耦联体系单跨结构的动力学模型,采用Newmark-β法结合牛顿迭代对其进行数值求解。通过对其结构特征以及设备参数的分析发现：软母线中张力刚度随水平跨度呈非线性增长,耦联体系的特征频率受单体设备的自振频率、质量比值及软母线等效刚度的影响。在地震作用下,存在一个关键垂跨比,当软母线的垂跨比小于此关键垂跨比时,母线中产生的水平拉力较大,且设备的地震响应受设备的频率比影响较大。在进行软母线连接的变电站设备的抗震设计时,必须考虑关键垂跨比的影响。     

地下变电站结构振动与噪声特性分析

以220 kV朝阳门地下变电站及其耦连建筑作为测试研究对象,分别开展了地下变电站变压器室及各楼层混凝土楼板、墙体的振动与噪声测试,并对测试数据的时域与频谱进行了分析。结果显示：（1）变压器油箱壁的振动幅值较大,变压器油箱的振动频谱主要为100 Hz及其谐振频率,且变压器室内基础、楼板及墙体振动的频谱特性与油箱基本一致;（2）变压器的振动与噪声通过固体传播扩散到整个地下变电站和建筑结构中,设计时不可忽略结构振动与噪声的影响;（3）随距离增大和楼层升高变电站振动与噪声及低频特性衰减不显著。     

柳北换流站大跨度网架支座方案分析研究

柳北换流站阀厅为大跨度结构,阀厅结构采用矩形格构式钢柱支撑大跨度网架屋盖,网架屋盖的支撑条件及结构模拟对计算结构有较大的影响.对网架的平板支座方案和球铰支座方案进行比较分析,球铰支座方案相比于平板支座方案能减小支座的水平刚度,降低网架传给下部结构的水平力,提高整体结构的抗震性能.     

底框砌体房屋的抗震设计

针对底框砌体房屋的受力特性,从结构体系的刚度、强度和延性等几方面对底层框架砌体房屋抗震性能进行分析,在此基础上参照现行相关设计规范提出了底框砌体房屋抗震设计的要点。     

“两型一化”在变电站设计中的应用

简述了建设两型一化变电站的重要意义、目的和原则,介绍了两型一化变电站110千伏东太堡变电站工程概况和按照两型一化设计的具体内容在优化变电站占地面积和建筑面积、取消110千伏GIS室内行车、降低建筑层高等方面的成绩,总结了变电站设计中的亮点,为全面推广实施两型一化变电站建设积累经验。     

“两型一化”在变电站设计中的应用

简述了建设"两型一化"变电站的重要意义、目的和原则,介绍了"两型一化"变电站110千伏东太堡变电站工程概况和按照"两型一化"设计的具体内容在优化变电站占地面积和建筑面积、取消110千伏GIS室内行车、降低建筑层高等方面的成绩,总结了变电站设计中的亮点,为全面推广实施"两型一化"变电站建设积累经验。     

变电站降噪用吸声材料的研究

随着法律法规的严格及居民环保意识的增强,变电站噪声超标已成为变电站投诉的焦点问题之一.通过分析变电站的噪声特点及变电站降噪用吸声材料的性能,发现目前常用的变电站吸声材料并不能满足变电站的降噪需求和服役条件.为此,创造性地研制出了一种新型吸声材料——微孔纤维复合吸声板,该板以微穿孔板为外层,铝纤维板为内层,通过两者背后的空腔,组合成一种双共振吸声结构,极大地拓宽了材料的吸声频带,提高了材料的低频吸声系数.此外,该吸声板采用全铝结构,导热优良,耐候持久,回收利用方便,经济性良好,将其应用在南方某城市110 kV室内变电站的噪声治理中,大幅度降低了变电站的整体噪声水平.