高压电器 /oa 变电站系统抗震韧性研究现状与展望 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208001 近年来日益频发的地震灾害曝露了变电站系统抗震能力弱、修复时间长、社会影响巨大的问题,使得变电站及其设备的抗震性能研究引起了广泛关注。为了全面评估变电站应对地震风险和震后快速恢复的能力,将抗震韧性概念运用于变电站系统,文中首先对不同系统的韧性基本概念和研究现状进行了综述,详细介绍了不同的韧性指标和韧性评估方法。随后结合变电站的功能和结构特点,提出了基于设备地震易损性和系统分析模型来量化变电站系统抗震韧性的评估流程,并指出了未来的研究重点。 2022年08月10 00:00 2022年08期 1 14 2155345 谢强,梁黄彬,刘潇,吴思源 不同材料对特高压GIS套管抗震性能的影响研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208002 现有变电站电气设备的套管多采用陶瓷或玻璃钢纤维复合材料制成。为研究不同材料对特高压气体绝缘开关套管抗震性能的影响,根据实际工程所用的套管结构,文中分别建立了特高压气体绝缘开关瓷套管和复合套管有限元模型,探究了其动力特性及地震响应。结果表明,复合套管前两阶自振频率均小于瓷套管,且仅在瓷套管模型中发现了母线支筒顶部产生的局部变形;在相同强度地震动输入下,复合套管的加速度、应力以及顶部相对位移响应均大于瓷套管,两种材料套管均满足抗震设防烈度为8度且设计地震加速度为0.4 g的抗震要求;复合套管的应力安全系数大于瓷套管,表现了较为良好的抗震性能,但在抗震设计时应重点关注复合套管的母线冗余度。 2022年08月10 00:00 2022年08期 15 22 1940293 何紫薇<sup>1</sup>,朱阳<sup>2</sup>,何畅<sup>1</sup> 近远场地震下软导线耦联电气设备体系地震响应分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208003 为深入研究软导线耦联电气设备体系的抗震性能,文中将支柱类电气设备简化成梁,建立了安装在支架上的支柱类电气设备、分裂导线与导线连接的电气设备耦联体系有限元模型,分析了单体设备的地震响应与分裂导线连接的电气设备耦联体系地震响应的特征,并考虑了设备在近远场地震动下响应的区别与联系。之后对分裂导线的影响进行了参数分析。结果表明,相较于设备在单体时的地震响应,在两耦联设备动力特性差异较大的情况下,软导线将放大高频设备的地震响应,减小低频设备的地震响应。近场脉冲地震作用下,软导线对高频设备地震响应的放大作用更明显。在进行变电站抗震设计时,应考虑近场脉冲地震动脉冲段对设备抗震性能的影响。 2022年08月10 00:00 2022年08期 23 32,49 2105934 魏淼淼<sup>1</sup>,何畅<sup>2</sup>,谢强<sup>1</sup> 750 kV避雷器地震响应及优化设计方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208004 支柱类电气设备具有很高的地震易损性,为了研究避雷器设备在地震作用下的响应特征及其规律,采用有限元软件对750 kV避雷器进行仿真模拟分析,采用分布参数体系对有限元模型进行验证并分析了避雷器顶部集中质量,不同高度套管和法兰弯曲刚度,支架刚度等对避雷器地震响应的影响趋势。结果表明:在±100%的变化范围内,随着避雷器均压环质量的增加避雷器顶部加速度响应变化程度比根部套管应力响应更加明显;结构优化设计时,连接法兰与底部钢支架的弯曲刚度之比应该小于1;增加套管的厚度和套管直径,以及选用高强度的材料等方式减少避雷器在地震作用下套管根部应力和顶部位移响应。随着结构参数的变化,避雷器的加速度、位移和应力响应改变表现出非一致性,优化设计应该根据具体优化目标而选择。 2022年08月10 00:00 2022年08期 33 40 1847718 张咪,刘菲,王炳媛,侍雪雷,史尚冕,吴巧变 ±1 200 kV特高压直流穿墙套管抗震性能分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208005 为评估特高压穿墙套管的抗震性能,建立了某型1 200 kV特高压穿墙套管仿真模型,针对该模型进行了动力特性分析,并通过时程计算方法获取地震下穿墙套管的加速度、位移及应力响应,分析其加速度放大系数以及根部应力峰值。基于结构地震响应研究了谱放大系数曲线及其峰值影响因素,进一步分析了法兰加劲肋和安装板厚度对地震响应的影响。研究表明:在地震波反应谱平台段内,穿墙套管顶部加速度存在明显放大效应,轴向谱加速度放大系数峰值出现在安装板面外变形模态频率附近。法兰加劲肋的设置可有效降低穿墙套管轴向加速度峰值,并减小安装板和法兰根部的应力峰值。随着安装板厚度的增加,穿墙套管轴向加速度峰值和安装板的应力峰值均减小,且随着板厚越大降低幅度逐渐平缓。 2022年08月10 00:00 2022年08期 41 49 2071478 唐云<sup>1</sup>,朱旺<sup>1</sup>,薛志航<sup>2</sup>,谢强<sup>1</sup> ±600 kV换流变压器回路抗震性能分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208006 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。 2022年08月10 00:00 2022年08期 50 56,73 1689095 张秀丽,吕艳梅 区域电网变电站震损风险快速评估方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208007 为了快速评估区域电网内所有变电站的主要设备在遭遇地震灾害时的震损风险,文中通过对历年来电力设备的震害调查资料进行统计分析,将区域地震动衰减规律与设备易损性分析过程结合,得到设备在地震作用下的震损概率与震级大小和震中距的关系。在此基础上提出了区域电网内变电站设备损毁情况的震前风险评估与震后快速评估方法,并通过算例进行了模拟评估。结果表明,设备的震损概率—震中距曲线可以表征设备地震易损性随空间分布的特征,是设备震损风险快速评估方法的核心内容;该方法可同时对区域电网内所有变电站进行震损风险评估,并得到各变电站中不同类型设备的具体震损数量评估值;该方法所需评估时间短、评估效率高;震前风险评估结果可指导变电站设备备品数量安排与应急响应预案编制,震后快速评估结果可指导复电抢修人力、救灾资源调配工作。 2022年08月10 00:00 2022年08期 57 64 1451851 陆军<sup>1</sup>,朱旺<sup>1</sup>,谢强<sup>1</sup>,朱阳<sup>2</sup> ±800 kV特高压换流变压器—套管体系地震失效风险评估 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208008 变压器—套管体系作为电力系统中重要的一环,在地震中受损较严重。为探究变压器—套管体系的地震易损性和地震失效风险,建立某±800 kV特高压换流变压器—套管体系有限元模型,对其进行不确定性分析和易损性分析,并评估该体系的地震失效风险。结果表明:各类不确定性对套管动力响应均有一定影响,其中认知偏差不确定性对体系动力响应影响较大。体系地震失效风险与场地因素有关,地震危险性低的区域,地震失效风险有可能较高。在进行换流变设备抗震设计时,建议考虑多重不确定性对变电站设备的地震易损性和地震失效风险的影响。 2022年08月10 00:00 2022年08期 65 73 1657667 叶旭琛<sup>1</sup>,朱阳<sup>2</sup>,何畅<sup>3</sup>,谢强<sup>1</sup> 基于神经网络的变压器套管震后性能评估方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208009 为了对震后特高压变压器套管的受力状态及破坏与否进行快速评估与判断,选择1 100 kV变压器套管为研究对象,建立Abaqus精细化有限元模型,选取输入200条地震动分析以获得所需重要位置的地震动力响应数据。以误差反向传播原理为核心算法建立BP神经网络模型,采用顺序取样及随机取样的方式依次对BP神经网络模型进行训练、预测及比较,进而用于评估套管震后力学性能。结果表明:套管有限元模型可以较好地拟合振动台试验数据,能准确模拟套管—支架体系的地震响应;BP神经网络模型能够对空气侧瓷套底部应力峰值做出准确预测,且随机取样的方式可以稳定预测的水平。BP神经网络模型可以仅利用便于测得的加速度和位移响应作为输入,无需对有限元模型进行时程分析计算,就输出相对准确的套管薄弱位置应力峰值,是1种能在短时间内就对变压器套管震后性能进行快速评估的有效方法。 2022年08月10 00:00 2022年08期 74 81 2064021 熊超诣,刘匀 500 kV变压器地震易损性分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208010 变压器作为电力系统中的关键设备,其在地震作用下的易损性较高。为了对变压器的地震易损性进行评估,文中建立了某500 kV变压器的精细化有限元模型,通过模态及地震响应分析确定了变压器的抗震薄弱位置及关键响应,并以关键响应水平为失效判据,选取30条天然地震动对变压器进行地震易损性分析,采用对数正态分布拟合得到地震易损性曲线。针对变压器抗震薄弱位置,提出基底布置摩擦摆隔震支座的方法对其抗震性能进行提升优化。结果表明:高压套管为设备薄弱位置,关键响应为套管根部弯矩响应和顶部位移响应,相应的设备失效模式以根部强度破坏与顶部牵拉破坏为主,其中由于变压器整体重心偏向A相高压套管,导致其失效概率高于其他相套管。地震作用下,高压套管发生根部强度破坏的概率高于牵拉破坏,在基底布置摩擦摆支座后,套管根部弯矩响应得到大幅降低,并且顶部位移响应增大幅度较小,几乎可以忽略隔震支座对套管顶部位移的放大作用。变压器高压套管具有较高的地震易损性,在抗震提升措施中,建议采取摩擦摆支座基底隔震方法来降低套管的地震易损性。 2022年08月10 00:00 2022年08期 82 90 2377693 毛宝俊<sup>1</sup>,陈云龙<sup>1</sup>,李晓璇<sup>1</sup>,薛松涛<sup>1,2</sup> 考虑材料不确定性的特高压GIS瓷套管地震易损性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208011 为更准确地评估材料不确定性对电气设备地震易损性的影响,以某型特高压气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)瓷套管为例,建立经过振动台试验验证的套管有限元模型,在考虑地震动不确定性的同时对材料参数随机变量进行抽样,开展地震易损性分析。对比考虑材料不确定性前后特高压GIS瓷套管地震易损性,探究材料不确定性对电气设备抗震性能与地震易损性的影响。结果表明:引入材料不确定性后特高压GIS瓷套管的地震易损性将发生小幅度改变,并且离散程度增大。在地震易损性分析过程中,地震动不确定性对套管破坏概率的影响远大于材料离散性对破坏概率的影响。从结果而言,仅考虑地震动不确定性的地震易损性分析结果已经可以满足工程应用需求。 2022年08月10 00:00 2022年08期 91 98,126 1462421 刘任鹏<sup>1</sup>,朱阳<sup>2</sup>,何畅<sup>1</sup> ±800 kV特高压直流旁路开关地震易损性分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208012 特高压直流旁路开关是换流站中的关键设备,为评估某±800 kV特高压旁路开关的抗震性能,文中建立了旁路开关设备的有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,确定设备抗震薄弱位置和关键响应,采用对数正态分布拟合旁路开关不同损伤状态下的易损性曲线。结果表明,旁路开关设备存在两处薄弱点,即支柱绝缘子根部、旁路开关顶部,相应的破坏模式分别为支柱绝缘子根部强度破坏与旁路开关顶部牵拉破坏。PGA大于0.2g时,旁路开关主要破坏模式为绝缘子根部破坏。支架对旁路开关地震响应有显著的放大作用,应采取措施降低支柱绝缘子根部应力响应及旁路开关顶部位移响应以提高其抗震性能。 2022年08月10 00:00 2022年08期 99 106 1875127 汤培森<sup>1</sup>,薛志航<sup>2</sup>,谢强<sup>1</sup> 特高压交流滤波器回路地震响应及易损性分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208013 交流滤波器回路是特高压换流变电站的重要设备回路,但其特殊的结构特征导致其在强震作用下易发生破坏。为研究交流滤波器回路的地震易损性,文中通过有限元数值仿真计算的方法,对某800 kV换流站交流滤波器回路进行了数值建模,基于数值模型进行了模态分析和地震响应时程计算,并进行了回路地震易损性分析。结果表明:交流滤波器回路中的高压电容器和电阻器支柱绝缘子根部应力水平较高,有破坏风险;软母线的轴拉力远低于其计算拉断力;考虑母线耦联作用后,高压电容器和电阻器等应力较高的设备地震响应有所降低;PGA高于0.4g时,交流滤波器回路失效概率达43.26%,有很大概率发生破坏。交流滤波器回路中存在设备耦联振动效应,并且整个回路在高烈度地震中具有很高的易损性,设计时应当采取措施降低地震响应。 2022年08月10 00:00 2022年08期 107 116 2655329 李强,田松丰,张世洪 800 kV直流场极母线回路的地震易损性分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208014 作为换流站中的重要组成部分,直流场极母线回路的抗震性能直接影响到特高压输电线路的安全运行。为评估某±800 kV换流站中直流场极母线回路的抗震性能,文中建立了包含众多不同种类电气设备的极母线回路有限元模型,对其进行了动力特性分析和三向地震时程分析,通过与单体设备的地震响应对比得出了回路中的抗震薄弱位置和关键设备。并采用多样条的易损性分析方法结合多元非线性回归函数最小二乘拟合得到了回路和关键设备的地震易损性曲线,分析结果显示该回路在设防烈度(地面运动加速度峰值为0.4g)地震作用下失效概率已超过90%,因此关键设备的抗震性能亟待提升。 2022年08月10 00:00 2022年08期 117 126 3024899 田松丰,李强,张世洪,续兴 管母线连接支柱类设备耦联体系抗震性能理论分析及试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208015 支柱类设备是变电站中的一类重要设备,具有高度大、结构柔、重心高的结构特点,通常通过母线与其他设备连接构成回路。震害资料表明,这类设备的地震易损性极高,地震作用下设备根部断裂及移位是造成变电站停运甚至电力中断的重要原因。为保障特高压变电站的稳定运行,支柱类设备及其耦联体系的抗震研究是电力设备抗震的重要部分。文中首先根据某特高压复合支柱绝缘子的结构组成参数建立了可用于支柱类设备的单体变截面梁模型和耦联体系线性弹簧模型,然后通过足尺±800 kV复合支柱绝缘子单体及管母线耦联体系的振动台试验对模型进行验证,最后基于对理论模型的参数分析,给出了文中建议的特高压支柱类设备管母线耦联体系抗震设计方法。 2022年08月10 00:00 2022年08期 127 134,141 2115640 张玥<sup>1</sup>,周杰<sup>1</sup>,何畅<sup>2</sup> 110 kV电流互感器振动台试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208016 电流互感器是变电站系统中的重要设备之一,在地震中往往容易遭受损坏,其中瓷套管根部断裂是电流互感器破坏的典型特征。目前,学者多采用数值模拟方法分析电流互感器的抗震性能,试验研究开展较少,且很少直接考虑支架的动力放大效应。文中考虑安装支架的动力影响对110 kV电流互感器进行振动台试验研究,测定了设备的自振频率和阻尼比,获得了设备关键部位的加速度和应变响应,基于试验结果进一步建立了电流互感器的地震易损性模型。研究结果表明,电流互感器的抗震性能较强,在1.0g地震输入下可保证结构完好。 2022年08月10 00:00 2022年08期 135 141 1588323 李吉超<sup>1,2</sup>,李海洋<sup>1,2</sup>,尚庆学<sup>3</sup>,王涛<sup>1,2</sup> 特高压悬吊换流阀地震模拟振动台实验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208017 为了研究悬吊式换流阀塔在地震作用下的抗震性能及限位方案,以某特高压换流站的高端阀厅和阀塔为研究对象,基于缩比理论建立1∶3的缩比模型,开展地震台振动试验,对比了限位措施施加前后阀塔的加速度、最大摆幅及受力状态。结果表明,地震作用下,悬吊阀塔各层加速度较台面输入均存在一定放大,阀塔整体及各层会产生一定的摆动,底层阀塔的加速度及摆副最大,顶部悬吊绝缘子存在受力不均情况;施加限位措施会增加阀塔各层的加速度响应,降低阀塔的摆动幅度;底部限位会导致顶部悬吊绝缘子及底部限位绝缘子承受较大拉力,实际设计时需充分校核。 2022年08月10 00:00 2022年08期 142 149 2344192 张伟为,于海波,高彪,刘彬,殷超 110 kV电容器组地震模拟振动台试验及有限元分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208018 为研究特高压变电站内电容器组的抗震性能,对某厂生产的110 kV 电容器组原型结构进行了地震模拟振动台试验及有限元分析。通过振动台试验,得到了110 kV 电容器组的动力特性及其在不同峰值加速度人工波作用时的地震响应规律。试验结果表明,电容器组原型结构水平与竖向的动力特性差异较大;在峰值加速度为0.4g的人工地震波作用时,结构X方向上加速度放大系数最大值为4.14,Z方向为4.35,动力放大效应显著;支柱绝缘子根部最大应力为33.4 MPa,是原型结构的薄弱部位。采用Ansys对电容器组模型进行模态及时程分析,并与相应试验结果进行了对比,两者吻合较好。此外,进一步分析了超设防烈度地震作用下110 kV 电容器组的地震响应特点和破坏特征,结果表明,在峰值加速度为0.6g人工地震波作用时,支柱绝缘子根部最大应力达到61.23 MPa,已大于材料的破坏应力,原型结构不能满足相应水准的抗震设防要求。 2022年08月10 00:00 2022年08期 150 159,167 2631028 李彬彬<sup>1,2</sup>,张拓<sup>1</sup>,刘博<sup>3</sup>,徐卫锋<sup>4</sup>,王社良<sup>1</sup>,刘洋<sup>5</sup>,杨玟<sup>1</sup> 换流变阀侧套管振动台试验支架优化设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208019 套管的振动台试验是研究套管抗震性能的有力手段,试验支架对套管的地震响应评估有着重要影响。为更准确地通过振动台试验评估某换流变阀侧套管的抗震性能,建立该套管的Abaqus有限元模型,并根据厂家所推荐的原始试验支架建立套管—支架体系,并研究其动力特性、支架加速度放大系数以及对振动台产生的倾覆力矩。考虑试验前的支架改造工作便利性提出了3种优化方案,并分别对比套管—支架体系的动力特性以及地震响应峰值,综合考虑多方因素确定了最优改造方案。结果表明:原试验支架1阶频率为54.16 Hz,满足相关规范对试验支架的统一规定,对所提出的3种优化方案,分别从动力特性、支架加速度放大系数以及倾覆力矩进行对比,综合考虑三者确定了改进支架的最优方案是在连接套筒段的斜板和竖板之间增加若干支撑。对于在高地震强度下进行的换流变阀侧套管振动台试验,支架设计应当考虑多方因素以保证既能准确评估套管抗震性能,又能满足振动台的安全要求。 2022年08月10 00:00 2022年08期 160 167 1813334 洪志湖<sup>1</sup>,钱国超<sup>1</sup>,代维菊<sup>1</sup>,杨凯越<sup>2</sup>,翟兵<sup>1</sup>,颜冰<sup>1</sup>,史玉清<sup>3</sup> 地震作用下海上风电联接变压器动力模型试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208020 海上风电联接变压器作为海上风电场的主要设备,其抗震安全性关系到海上风电场的平稳运行。针对海洋平台—附属电气设备在地震作用下的动力传递过程及楼层反应谱研究,以及电气设备的动力响应特性和自身薄弱部位研究,开展了变压器1∶10模型比尺的振动台模型试验研究;模型试验与数值仿真分析结果的对比表明,海洋平台的动力特性会显著影响传递至设备底部的地震加速度的低频部分;结构的应力薄弱部位发生在储油柜下方支架处。基于弹性相似的振动台缩尺模型试验可以反映原型结构的地震动响应特性,为附属设备的抗震反应谱研究提供依据,可以直接展示抗震薄弱环节。 2022年08月10 00:00 2022年08期 168 174 1808434 陈健云<sup>1</sup>,胡瑞杰<sup>1</sup>,徐强<sup>1</sup>,张斯翔<sup>2</sup>,彭代晓<sup>2</sup>,兰丁宁<sup>1</sup>,曲光磊<sup>3</sup>,孔丽丽<sup>3</sup> 采用拉索连接惯容系统的在运断路器减震改造 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208021 在发生地震灾害时,变电站中电瓷型电气设备如断路器、互感器等易发生破坏。为保证电气设备在地震荷载作用下能够安全正常工作,以某110 kV断路器为研究对象,对其进行原位动力特性测试和有限元建模,采用拉索连接的电涡流阻尼惯容系统对在运的断路器进行减震改造设计并进行了工程应用,对设备减震改造前后的模态响应和地震响应进行了计算和分析。结果表明:在地面峰值加速度为0.4g的地震荷载作用下,使用惯容系统对断路器进行改造,可以使套管根部应力减小44%,位移峰值减小47%,实现约40%的减震效率。应用惯容系统是提高断路器结构抗震性能的有效措施。 2022年08月10 00:00 2022年08期 175 182 2103904 薛松涛<sup>1,2</sup>,车兴儒<sup>1</sup>,谢丽宇<sup>1</sup> 特高压支柱绝缘子阻尼支架设计及减震效果分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208022 设置减隔震装置是提高支柱设备抗震性能的有效途径,但电力设备常用的减隔震装置在强震下出现刚度下降,易导致设备顶部位移增大。文中通过数值计算模型对特高压复合支柱绝缘子进行抗震计算,输入21条拟合规范需求谱的地震波计算不同阻尼比下设备的地震响应。提出阻尼支架,在支架顶部设置梯形阻尼层和线性黏滞阻尼器,使支架顶部阻尼层变形由平动转变为摇摆运动,以提高整体结构的阻尼比。计算结果显示,提高整体结构的阻尼比可以降低设备的地震响应,在阻尼层设置集中黏滞阻尼可以有效提升设备的整体阻尼比,同时降低设备顶部位移和根部应力响应。与普通钢支架相比,设置阻尼支架后,设备顶部位移个根部响应均值分别下降了35.7%和40.9%。 2022年08月10 00:00 2022年08期 183 188 1706714 杨振宇<sup>1</sup>,冯志伟<sup>1</sup>,徐俊鑫<sup>2</sup> 在运变电站电流互感器隔震改造仿真及应用研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208023 支柱类电气设备在地震作用下具有较高的易损性。为了确保电气设备在强震作用下的正常工作状态,对110 kV电流互感器进行现场动力特性测试和有限元数值仿真建模,采用含有钢丝绳阻尼器的组合隔震支座对在运的电流互感器进行了隔震设计,计算并对比分析了隔震前后设备的地震响应。结果表明:在地面峰值加速度为0.4g的地震作用下,采用支架顶部隔震的电气设备套管根部的应力可以减少到原结构的一半以下;在钢丝绳阻尼器的布置方面,充分考虑带槽钢层的电气设备双向不对称结构在地震作用下变形的差异性,同等抗弯刚度时增加阻尼器的间距可以获得更好的耗能特性;在运变电站设备的原位加固方式可以提高设备的基本频率,采用支架顶部隔震是提高在运变电站抗震性能的有效措施。 2022年08月10 00:00 2022年08期 189 195 2012208 石高扬,谢强 110 kV隔离开关地震响应及减震控制仿真分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208024 为了评估常见隔离开关的抗震性能,探究地震作用下的破坏模式与薄弱位置。以110 kV隔离开关建立精细有限元模型,进行地震响应分析,评估设备关键位置处的地震响应。结果显示,该设备存在绝缘子底部断裂破坏的风险。采用钢丝绳阻尼器构成的减震支座,利用双折线模型近似模拟钢丝绳阻尼器的滞回性能,对设置减震支座前后的隔离开关进行地震响应分析与对比。布置减震支座可以减小设备关键部位的应力、加速度响应,但会放大顶部位移;而中间层支座的减震效果优于底部支座。在仿真分析中,原有设备抗震性能不足,布置减震支座后满足抗震设计要求。 2022年08月10 00:00 2022年08期 196 203 1668500 王喆,朱鹏,石高扬 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 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208025 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。 2022年08月10 00:00 2022年08期 204 212 2780144 孙宇晗,程永锋,卢智成,高坡 基于量化指标的变电站抗震韧性评估方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208026 针对变电站抗震韧性的研究主要基于定性及半定量分析,为了对变电站功能水平及抗震能力进行量化研究,文中搭建了一套变电站抗震韧性评估理论体系,从系统连通性、用户关联性和社区影响性3个角度提出了变电站功能量化指标。根据变电站抗震韧性的关键特征设立了5个重要量化参数及相应的评价标准,结合一典型变电站实例得到了变电站在不同地震强度下的综合韧性等级,发现了各类韧性量化指标随地震强度的变化趋势,证明了参数量化评估体系的可行性和有效性,同时该量化评估体系及评价标准可以为电力系统韧性导则及规范的建立提供参考。 2022年08月10 00:00 2022年08期 213 221 2078744 张秀丽,许静静,刘新红 变电站系统抗震韧性快速评估方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208027 变电站系统抗震韧性评估为提升其抗震性能提供指导,有助于减少震后各类损失,为了优化其韧性评估的运算效率,文中提出一种向量化快速评估方法。首先建立设备破坏概率矩阵,结合随机抽样获得设备状态矩阵,利用向量化分析模型模拟变电站工作过程,最后定义了系统评价指标,通过蒙特卡洛抽样量化计算变电站系统的剩余功能和抗震韧性指标。利用该方法对一典型220 kV变电站进行抗震韧性快速评估,高效地量化对比了在不同地震强度下加固各类设备对系统韧性的提升,并基于多维指标找寻多种关键设备及多维加固策略。该方法可为特高压变电站系统韧性评估提供技术支持。 2022年08月10 00:00 2022年08期 222 230 2388523 吴思源<sup>1</sup>,刘潇<sup>1</sup>,谢强<sup>1,2</sup> 高压直流断路器全开断时间及其影响因素的研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208028 高压直流断路器(high voltage DC circuit breaker,HVDC CB)的全开断时间对高压直流输电系统有着至关重要的影响。文中基于人工过零型机械式高压直流断路器对断路器的分断过程进行分段研究,利用L-C回路产生的低频振荡电流模拟开断故障电流,通过PSCAD/EMTDC电磁仿真软件对高压直流断路器的开断过程进行仿真实验,并通过仿真实验探究影响断路器全开断时间的主要因素。结果表明,减少换流支路的电容值、调整避雷器的参考电压以及减小换流回路的投入时刻可以减少高压直流断路器的全开断时间。这些结论为研究机械式高压直流断路器的全开断时间打下了基础。 2022年08月10 00:00 2022年08期 231 237 1323359 冯胜,淡淑恒 基于储能型APF的微电网电能质量综合治理 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208029 将微电网中储能系统与有源电力滤波器(APF)结合,构成储能型APF,既可治理微电网中的谐波、无功及不平衡电流,又能平抑功率波动。针对谐波检测,提出一种改进的四线制ip-iq谐波检测法,基于自适应陷波器锁相环(ANF-PLL)代替传统的同步旋转坐标系锁相环,实现在电网电压不平衡且畸变时仍能准确地提取基波正序相位,并使用滑动均值滤波(MAF)提高检测精度。同时为了兼顾系统的动态与稳态性能,在αβ0坐标系下通过单电流环重复+PI控制跟踪指令电流,无需派克变换和解耦,简化控制器设计。仿真结果表明,微电网系统投入储能型APF后,各相电流THD及中性线电流下降明显,且三相基本平衡,总体治理效果显著。 2022年08月10 00:00 2022年08期 238 244,251 1796824 袁性忠<sup>1</sup>,王辉<sup>2</sup>,贾宏刚<sup>2</sup>,严凯<sup>3</sup>,杨国清<sup>3</sup> 基于多重雷击的超高压输电线路雷过电压分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208030 500 kV架空输电线路作为中国超高压线路的主要形式之一,常采用同塔双回或多回的架设方式,其遭受雷击时会使线路上产生很高的暂态过电压。国内外学者主要针对首次雷击引起的暂态分量进行了计算与分析,而忽略了后续雷击的影响。为全面分析雷击线路产生的暂态响应,文中分析了多重雷击的放电机理,并通过ATP-EMTP建立了多重雷击500 kV同塔双回架空输电线路及杆塔多波阻抗模型进行仿真计算,其中首次雷击与后续雷击的雷电流幅值分别取100、40 kA。结果表明:后续雷绕击输电线路所引起的线路雷过电压峰值为2.3 MV,比首次雷击高9.6%,且其升至峰值的时间仅为首次雷击的一半。避雷线采用逐级接地方式时,首次雷击与后续雷击所引起的反击雷过电压峰值分别为656.5、596.5 kV,采用两端接地时分别为1.78、1.39 MV。首次雷击引起的反击雷过电压高于后续雷击,而绕击时后续雷击的危害更大,故在架空线路防雷设计中应同时考虑首次雷击与后续雷击。 2022年08月10 00:00 2022年08期 245 251 1322688 肖宏峰,罗日成,黄军,田迪凯,张宇飞,吴勤斌,王学禹 220 kV同塔双回钻跨一体线路带电作业人体体表场强分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208031 钻跨塔是为解决输电线路中出现的连续钻跨问题的一种新型杆塔,为保证钻跨塔上带电作业人员的人身安全,文中对钻跨塔带电作业人员体表场强进行了研究。文中以220 kV同塔双回钻跨一体输电线路为研究对象,建立了人体和输电线路的仿真模型。考虑钻跨一体杆塔的钻越导线、跨越导线、沿塔身的垂直导线对电场分布的影响,同时考虑不同典型带电作业位置处人体不同姿势对人体体表场强的影响,对典型带电作业位置处的人体体表场强进行了计算。计算结果表明:等电位处作业时人体体表场强最大值为1 270 kV/m;由于存在沿塔身的垂直布线,地电位处人体表面场强最大值也高达738 kV/m。等电位和地电位处的工作人员均需穿戴屏蔽效率为40 dB的屏蔽服。计算结果对带电作业人员的电场防护具有一定的指导意义。 2022年08月10 00:00 2022年08期 252 258 1682836 盛金马<sup>1</sup>,李鸿鹏<sup>1</sup>,张丹丹<sup>2</sup>,蔡翔<sup>2</sup>,严波<sup>3</sup>,夏新运<sup>4</sup>,黎彬<sup>1</sup> 高压交联电缆缓冲层烧蚀缺陷检测方法研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208032 近年来,国内频繁出现高压输电电缆缓冲层烧蚀缺陷或故障,缓冲层烧蚀缺陷已成为影响输电电缆本体安全运行的重大问题,但目前电力部门对此类缺陷尚无较好的检测方法。文中在分析输电电缆缓冲层作用、类型及参数要求的基础上,对半导电阻水缓冲带和铜丝纤维编织布两种缓冲层结构进行了烧蚀缺陷的特征分析,并以两条故障电缆线路为研究对象,采用高次谐波法、宽频阻抗法、X射线检测法进行了检测方法的探索性试验研究。经研究分析,发现半导电阻水缓冲带和铜丝纤维编织布缓冲层结构的烧蚀缺陷虽表征现象相似,但引起烧蚀的原因不同。高次谐波法的现场实际检测结论没有针对性,难以指导生产应用;宽频阻抗法测试的阻抗波动重复性不佳,对局部缺陷点的定位效果不好;X射线成像技术对电缆缓冲层烧蚀缺陷具有一定的检测效果,但铜丝纤维编织布及铝护套等金属物质对烧蚀缺陷的灰度对比影响较大。 2022年08月10 00:00 2022年08期 259 266,274 1827418 刘凤莲<sup>1</sup>,夏荣<sup>2</sup>,李文杰<sup>2</sup>,卢金奎<sup>3</sup>,郭利瑞<sup>3</sup>,曾宏<sup>1</sup>,廖文龙<sup>1</sup> 基于有限元分析的大容量叠装电抗器温度场研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208033 针对大容量叠装干式空心电抗器线圈本体以及漏磁导致的金属辅件发热问题,文中依托于渝鄂背靠背柔性直流联网工程叠装桥臂电抗器,采用理论分析、仿真计算与试验验证相结合的方法,研究大容量叠装空心电抗器线圈本体发热以及漏磁导致的金属辅件发热问题。研究结果表明:①温度场仿真与温升试验结果基本吻合;②上线圈热点温升比下线圈热点温升高约18 K;③采用抑制涡流设计,可以将金属辅件温升控制在合理范围内。上述研究成果可为后期大容量叠装电抗器的温升设计提供借鉴。 2022年08月10 00:00 2022年08期 267 274 1911500 王伟<sup>1</sup>,杨悦民<sup>2</sup>,雷肖<sup>1</sup>,王银岭<sup>2</sup>,郭旺<sup>1</sup>,夏之慧<sup>2</sup>,王红雨<sup>2</sup>,崔旭鹏<sup>2</sup> 直流电场强度对导线雨淞覆冰及其电晕损失的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208034 输电线路运行时导线表面的电场强度是影响导线覆冰及其电晕放电过程的重要因素,但现有文献的研究对象多为交流输电线路。为适应中国直流输电线路的建设浪潮,文中在电晕笼中采用人工带电模拟覆冰的方法研究了覆冰电场强度对导线雨凇覆冰形态以及电晕损失特性的影响规律。研究表明:覆冰电场强度对导线雨淞覆冰形态具有显著的影响,覆冰时导线表面电场强度越高,形成的雨淞覆冰导线的覆冰重量和冰凌长度越小、冰凌间距越大、覆冰厚度呈先增大后减小的规律。高覆冰电场强度下形成的雨淞覆冰导线的电晕损失更小,此外,单位长度雨淞覆冰导线的电晕损失与标称电场强度之间服从幂函数形式的经验公式。 2022年08月10 00:00 2022年08期 275 279 1460609 张海兵<sup>1</sup>,吴海涛<sup>1</sup>,胡琴<sup>2</sup>,舒立春<sup>2</sup>,何高辉<sup>3</sup> 一起罐式断路器故障原因分析及改进措施 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202208035 针对网内发生的一起罐式断路器故障,文中通过对断路器故障情况及回路电阻、机械特性、X射线数字成像检测等试验情况进行分析,判断故障的原因为静主触头触指存在弯曲异常导致合闸后接触不良。解体分析确定故障根本原因是多次操作后断路器静主触头与动主触头出现对中不良的问题,对中不良引起动主触头与静主触头产生碰撞,导致静主触头部分触指向内弯曲,最终因接触不良造成罐式断路器发生外壳烧穿等故障。为消除隐患,最后文中从产品结构、工艺控制两方面对设备故障的原因进行了深入分析,提出了相应的实用改进措施,避免类似故障再次发生。 2022年08月10 00:00 2022年08期 280 284 1525594 王贵山,李应宏,房博一