基于有限元的110kV GIS抗震仿真与优化
[Abstract]:In recent years, the frequent occurrence of earthquakes in China, Wenchuan earthquake and aftershocks have caused 90 substations in the disaster area 110kV and above, and the Lushan earthquake has caused damage to 24 substations, resulting in huge casualties and economic losses, which has brought a lot of inconvenience to rescue and post-earthquake reconstruction. The seismic performance of high voltage electrical appliances has become one of the electrical performance indexes attached great importance to by national power grid and domestic and foreign electrical appliances production enterprises. In switchgear, gas insulated fully enclosed combiner (Gas insulated enclosed combination switch,GIS) has better seismic performance than other switchgear, and it is a preferred form of high voltage electrical equipment in earthquake prone zone. However, the size of GIS equipment is so large that it is difficult to evaluate its seismic performance on the vibrating table, and there are some problems, such as high cost of seismic experiment. High voltage electrical enterprises generally lack the seismic evaluation of products in the early design link. In this paper, the seismic calculation and analysis of ZF48- 126 three-phase common box miniaturized GIS are carried out. The calculated results can guide the optimal design of GIS structure, evaluate the seismic capacity of the equipment and improve the safety margin. The main work and research contents are as follows: 1. This paper expounds the source and significance of the research, summarizes the research status of seismic performance of high voltage electrical equipment at home and abroad, analyzes on the application of seismic design method in the seismic performance of high voltage electrical equipment, and puts forward the shortcomings of the relevant research results and some problems that need to be further studied. 2. The theory and solving steps of finite element method are described, the application principles of three seismic design theories in GIS seismic performance analysis are introduced, and the advantages and limitations of the three methods in GIS seismic analysis are summarized respectively. Based on the finite element model, the modal analysis is carried out, the first 15 natural frequencies and the first 8 vibration modes are analyzed, the influence of the position of the center of gravity on the natural frequency is studied, and the measures to be adopted for optimization are discussed. 4. According to the relevant provisions of GB/T13540-2009 "Seismic requirements of High Voltage switchgear and Control equipment", the response spectrum of 2% damping ratio at AG5 seismic level is selected when the seismic load input is carried out by using response spectrum method. The simulation results show that the 110kV GIS studied in this paper is close to the seismic frequency and is prone to resonance in the event of earthquake. Through seismic spectrum analysis, the safety factor of each component can be obtained when AG5 seismic fortification is required. The time history analysis method is used as the post-sequence verification method in the time domain, and the results are compared with the results of the response spectrum analysis, and the results are in good agreement with the calculated results. According to the comparison of the dynamic response results of GIS structure excited by EI-Centro seismic wave and Tianjin wave, it can be found that the influence of waveform is relatively greater when the peak acceleration is the same, and the cause of error is discussed. 5. Taking the 110kV GIS outgoing shell as the research object, the optimal design of the outgoing shell is carried out by the response surface method, and the feasibility of the optimization method is verified by finite element simulation. The stress analysis after optimization and the analysis of the maximum displacement of porcelain sleeve after loading seismic wave show that the optimized shell has stronger safety factor, which is beneficial to the improvement of seismic level of GIS.
【学位授予单位】:厦门理工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM595
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,本文编号:2497699
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