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。     

±1100 kV换流站内避雷器抗震及减震研究

为保证特高压换流站内重要电气设备的抗震安全性、提高瓷套类设备抵御地震灾害的能力,对±1 100 kV换流站内500 kV避雷器及加装了减震器的避雷器结构开展了振动台试验研究,并对布置在防火墙上的避雷器进行了抗震分析。对用于避雷器的金属减震器进行了拉压循环加载试验,获得的滞回曲线饱满,表明其耗能特性优越。通过以0.1g和0.2g(g为重力加速度)等级的标准时程波和共振拍波为输入的振动台试验发现,减震器可有效降低设备的应力、加速度和顶部相对位移,且地震等级越高,减震器表现出的减震效果越显著。数值分析结果与振动台试验结果一致性较好。0.2g等级地震作用下,常规布置形式的避雷器可满足抗震要求,而分析得到布置于±1100 kV换流站内防火墙上的500 kV避雷器最大应力达到58.66 MPa,防火墙的动力反应放大效应显著,墙上设备存在严重安全隐患。运用减震器后,设备应力降至21.92 MPa,应力安全系数满足抗震要求。     

安装新型铅减震器的220kV断路器振动台试验

通过对安装新型铅减震器的220 kV断路器振动台试验,分析了新型铅减震器的减震效果。试验结果表明:新型铅减震器不仅可以降低断路器顶部的加速度和位移,使底部瓷套管最大应变减少53%以上,而且输入地震动越强其减震效果越明显。此外,这种减震器还可为断路器提供一定的初始刚度。     

加装金属减震装置的1000kV避雷器振动台试验研究

为研究用于电气设备金属减震器的力学性能和减震效果,进行了单个减震装置的拉压循环加载试验和加装减震装置的1 000 kV避雷器振动台试验。试验结果显示金属减震装置的本构关系符合Wen模型,表现出良好的耗能特性。在地震台试验中,减震装置的应用使设备基频从1.61 Hz降低至1.22 Hz,阻尼比由1.73%增大至4%,改善了设备的动力特性。在0.4×9.8 m/s2等级地震荷载下设备应力为22.6 MPa,安全系数为2.0,减震装置对应力的减震率达60%,显著提高了设备的地震安全性。金属减震装置通过金属芯体的塑性变形耗散地震动能量,减小地震响应从而提高了设备的抗震性能,为1 000 kV电气设备应用于我国高抗震设防烈度区提供了技术支撑。     

安装高度对瓷套式氧化锌避雷器电位分布影响的研究

安装高度对瓷套式氧化锌避雷器的电位分布有重要的影响。首先针对一500kV瓷外套式氧化锌避雷器,建立其有限元计算模型,分析了其最大持续运行电压条件下的电位分布,同时采用光纤-电流法完成了相关的实验,验证了计算方法的有效性。然后分析了安装高度对500kV、220kV、110kV瓷套式氧化锌避雷器电位分布的影响。发现:改变安装高度对110kV、220kV避雷器的电压分布影响较小,但是增大安装高度可使500kV上节和下节避雷器的电压分布系数趋于理想。     

特高压瓷套避雷器标准化抗震性能优化

特高压瓷套避雷器是变电站中重要的电气设备,对其基于抗震性能的标准化研究,对于提高设备抵御地震灾害能力与保障工程建设周期具有重要意义。在满足电气设备绝缘要求与厂家实际生产能力的基础上,提出了特高压瓷套避雷器抗震优化设计原则,并采用理论分析方法进行了多方案数值仿真计算,提出了较为合理的瓷套结构参数,最后针对国内主要特高压避雷器厂家产品进行了地震模拟振动台试验,验证了试验设备均可满足地震动峰值加速度0.3g抗震设防要求。研究成果确定了特高压避雷器瓷套标准化结构参数,提高了特高压避雷器抗震能力,也为其他特高压电气设备抗震优化研究提供了技术方向,最终为特高压变电站工程建设以及抗震安全性提供了有力保障。     

1 000 kV瓷外套金属氧化物避雷器的抗地震设计

根据国家电网公司1000 kV特高压交流试验示范工程招标文件及技术协议中对瓷外套金属氧化物避雷器(MOA)的要求,参照有关国家标准、国际标准及文献资料,廊坊电科院东芝避雷器有限公司应用两项株式会社东芝已有运行实绩的关键技术:减震技术(装置)及高强度瓷套设计技术进行了1000 kV瓷外套MOA的抗地震设计。文章详细介绍了1000 kV瓷外套MOA抗地震设计的解析结果,对现场安装的课题进行了探讨。解析结果表明,减震技术(装置)可大幅减小瓷套根部应力(500 kV瓷外套避雷器可减小61%);应用减震技术(装置)和高强瓷套设计技术,可使1000 kV瓷外套避雷器的抗地震能力满足招标文件和技术协议的要求。     

特高压换流站高压换流变及防火墙上设备减隔震分析研究北大核心CSCD

高端换流变及防火墙区域作为特高压换流站重要的电气功能区域,具有设备跨度大,结构高耸,抗震性能要求高等特点。以西南地区某±800 kV换流站为研究对象,首先结合模态分析研究了高端换流变及防火墙上电气设备抗震薄弱环节,然后对±800 kV换流变及防火墙上的±500 kV避雷器、互感器、绝缘子等设备进行抗震分析,得到设备应力、位移等响应。分别对高压换流变及防火墙上电气设备进行了隔震设计及减震设计,最后开展了9度设防地震作用下各设备结构整体的地震响应计算,对比分析了隔震、减震前后各电气设备套管关键部位的应力、位移响应。结果显示:原电气结构,采用隔震、减震设计的换流变套管及防火墙上电气设备的应力大幅度减小,隔震及减震设计显著提高了整体结构的抗震性能。     

高电压合成绝缘金属氧化物避雷器

一种新型合成绝缘金属氧化物避雷器（ＭＯＡ），与传统的瓷套式避雷器相比，具有防潮湿、防爆炸、免维护等明显优点；其体积小，结构紧凑，重量仅为瓷套式避雷器的１／４，可悬挂使用，又可直立式安装，是一种非常安全的电力系统过电压保护设备。     

基于Weibull分布的电瓷型电气设备地震易损性分析

电瓷型电气设备的高强瓷套管是其地震作用中的薄弱环节,具有较高的断裂易损性。为分析此类设备的地震易损性,从高强瓷材料的强度机制出发,确定了材料强度的Weibull分布形式和弯矩作用下尺寸效应计算公式,并结合基于反应谱法得到的地震作用随机参数,建立了震害为瓷套断裂的易损性分析方法。选取了某500 kV避雷器为例进行地震易损性分析,研究了地震动、场地条件、结构尺寸对设备易损性影响。分析方法可用于电瓷型电气设备瓷套强度计算、设备场地选址、结构抗震设计优化、震害风险预测等工作,为提高电网抗震能力,减少震害损失提供技术支持。