2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、隨著社會對電力需求量的逐漸增大,500kV及以上的高壓變電站數(shù)量逐漸增多。在供電中心區(qū)域,需要占地面積小,運(yùn)行安全可靠的新型變電設(shè)備。在國內(nèi)外電網(wǎng)變電站建設(shè)中,逐漸引進(jìn)一種新型的一次封閉開關(guān)機(jī)械設(shè)備——?dú)怏w絕緣全封閉組合電器GIS。GIS設(shè)備內(nèi)部充有SF6惰性氣體作為滅弧介質(zhì),絕緣性能優(yōu)異,運(yùn)行安全系數(shù)高。GIS設(shè)備暴露于室外,受力情況復(fù)雜,常因外力損壞、設(shè)備老化、安裝工藝不合理等原因發(fā)生氣體泄漏事故,對人身、環(huán)境和設(shè)備造成危害。因此,

2、全面了解和掌握GIS設(shè)備在不同工況下的靜動力學(xué)特征,對于提高我國電網(wǎng)運(yùn)行的安全性有重要的理論和工程意義。
  本文在有限元軟件ANSYSWorkbench12.1環(huán)境中,對臨淄變電站220kVGIS設(shè)備主母線進(jìn)行多工況模擬分析,詳細(xì)研究了管母線幾何建模、網(wǎng)格劃分、接觸定義、載荷施加等技術(shù)。模擬結(jié)果獲得了管母線在大風(fēng)工況、變溫工況、地震工況和不均勻沉降工況中的應(yīng)力和變形分布情況,全面考察設(shè)備運(yùn)行過程中的靜動力學(xué)響應(yīng)特征,為薄弱部位提

3、出改進(jìn)意見。
  對GIS管母線殼體及法蘭部位進(jìn)行常規(guī)工況應(yīng)力分析。在0.1~0.6MPa工作內(nèi)壓作用下,對一典型四通母線筒殼體進(jìn)行有限元分析。結(jié)果顯示,應(yīng)力集中現(xiàn)象出現(xiàn)于簡體開孔肩部外表面,在工作內(nèi)壓0.5MPa條件下,殼體最大應(yīng)力為60.34MPa,結(jié)構(gòu)偏于安全。本文以工作內(nèi)壓和螺栓預(yù)緊力為變量,考察一三通母線筒殼體法蘭的應(yīng)力分布情況。結(jié)果顯示,結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力值出現(xiàn)在法蘭與母線筒連接位置,在工作內(nèi)壓0.5MPa,螺栓預(yù)緊力800

4、0N條件下,螺栓和法蘭最大應(yīng)力值分別為33.3MPa和21MPa,遠(yuǎn)小于規(guī)范允許應(yīng)力,結(jié)構(gòu)偏于安全。
  在大風(fēng)工況分析中,對GIS管母線分別施加穩(wěn)定風(fēng)、陣風(fēng)和脈動風(fēng)載荷作用。模擬結(jié)果表明,相比于靜態(tài)風(fēng)作用,動態(tài)風(fēng)載下結(jié)構(gòu)應(yīng)力較大,位移量較小。在設(shè)計(jì)風(fēng)速30m/s作用下,結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力值位于波紋管表面,最大變形量出現(xiàn)在東側(cè)端部法蘭處,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足大風(fēng)工況強(qiáng)度要求。在管母線模態(tài)分析中,根據(jù)卡門渦旋理論計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速作用下管母線自鎖頻率

5、為9.23Hz。通過有限元模態(tài)分析,得到不同跨距和形式管母線前六階固有頻率。結(jié)果顯示,當(dāng)管母線跨距大于16.9m時(shí),固有頻率小于自鎖頻率,結(jié)構(gòu)有可能發(fā)生共振。結(jié)構(gòu)失效形式為最東側(cè)支撐絕緣子與法蘭連接失效。在變溫工況分析中,結(jié)構(gòu)最大位移量出現(xiàn)在波紋管膨脹節(jié)處。在-5~70℃和35~70℃變溫工況中,母線筒最大應(yīng)力出現(xiàn)在母線筒開孔處,分別為167.29MPa和167.19MPa,均超過材料許用應(yīng)力。在夏季,管母線結(jié)構(gòu)母線筒開孔處會因材料屈服

6、而發(fā)生泄漏事故。本文采用不同烈度和方向的El-centro地震波對臨淄變電站GIS管母線抗震性能進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示,地震波作用下,管母線最大應(yīng)力出現(xiàn)在母線筒開孔處。X方向地震波作用下,結(jié)構(gòu)應(yīng)力值明顯大于Z方向地震波作用下的情況。在9級地震波作用下,管母線最大應(yīng)力值為82.68MPa,小于設(shè)計(jì)規(guī)范要求,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足變電站抗震需求。在不均勻沉降工況中,相鄰支撐桿最大沉降差為1.24mm,管母線整體沉降比為1.79mm/20m,結(jié)構(gòu)最大沉降量

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