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GIL输电管道热致伸缩与机械振动特性研究

陈超  
【摘要】:GIL热致伸缩与机械振动特性对其安全运行具有重要的影响,目前的研究缺少考虑运行环境、敷设方式等影响因素时GIL热伸缩与机械振动特性的定量分析,无法清晰准确的认识了解GIL热伸缩与机械振动特性的作用机理及其规律,导致GIL厂家热补偿及抗震设计缺少理论基础及技术支撑,为GIL安全稳定运行带来隐患,限制了其应用与发展。因此开展GIL热致伸缩与机械振动特性研究对GIL设计与安全可靠运行具有重要意义。本文重点对GIL热致伸缩特性开展仿真和实验研究,首先以工程实际中GIL为原型,建立GIL热-流体-力场多场耦合计算的三维模型,进行GIL热致伸缩特性数值分析计算研究;然后利用由126kV GIL单元、大电流发生器、应变解调仪、应变传感器搭建GIL热伸缩测试实验平台,开展GIL热致伸缩特性实验,通过仿真数据和实验结果的对比分析研究GIL热致伸缩特性。研究结果表明,GIL热致伸缩特性与运行电流、管道压强具有近似的正相关关系,与环境温度近似呈正比;同时可以通过滑动支柱和滑动支撑的合理配置补偿GIL导体和外壳间的相对热位移,提高GIL热补偿方案的经济性和合理性。针对GIL机械振动特性,采用有限元分析方法,根据国家抗震规范,进行GIL模态分析和反应谱分析,获得GIL的机械振动特性。研究结果表明,地震激励方向会影响GIL地震响应,为提高抗震能力应避免GIL敷设方向与该地区易发地震波传播方向相一致;同时绝缘子和导体是GIL地震响应中的薄弱部位,它们结构和材料参数变化可显著影响GIL的抗震能力,在满足电气特性的前提下,合理选择绝缘子和导体参数有利于提高GIL的整体抗震能力。通过对GIL热致伸缩与机械振动特性开展实验、建模和仿真研究,获得了相关结论与规律,为GIL结构优化设计提供理论依据和技术支撑,并为后续的进一步深化研究打下基础。


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