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2 550 kV GIS电站抗震性能计算
2.1 计算目的
通常情况下,对GIS电站抗震性能进行计算的目的,不仅是为了设计GIS安全、可靠运行所需的钢结构支架,还实现了对GIS设备(母线、支架等)在各种载荷工况下的强度进行校验,与此同时,还能够得到混凝土地基对支架的支反力,进而使550 kV GIS电站稳定运行。
2.2 计算模型
对于550 kV GIS电站抗震性能计算来说,其主要内容包括GIS电站中所有部件和钢结构支架。由于GIS电站很容易受到元件和钢结构自重的影响,因此,采用ANSYS Mechanical进行支架和元件结构静力学与动力学分析。根据相关要求,将地震激励在水平方向的强度设为0.2 g,在竖直方向的强度设为0.1 g,基于此,选择相应的地震加速度谱进行动力学分析。
2.3 结论及其检查
根据材料的相关属性,进而校验普通直管外壳的应力、钢结构支架的应力、钢结构支架的位移和化学螺栓的拉力是否合格。材料的相关属性如表1所示。
表1 材料的相关属性
材 料许用应力
MPa弹性模量
MPa泊松比线膨胀系数
1/K
NT10901207×1040.332.2×10-5
NT13811257.1×1040.332.42×10-5
NT1383807×1040.332.4×10-5
NT11042352.06×1050.281.21×10-5
根据上述资料得出,以CM66为规范依据,最恶劣的工况可定义为1.333P+1.333T+1.5V,其中静力为P,MPa;T代表热应力,MPa;V代表风载荷,MPa。据此,对普通直管外壳的应力、钢结构支架的应力、钢结构支架位移和化学螺栓拉力进行校验,确认其是否合格。a) 对于普通直管外壳的应力来说,以CM66为规范依据,它的最大等效应力77.2 MPa,为屈服应力的96.5%,而以根据IEEE693-2005规范要求,其最大等效应力为74.6 MPa,为屈服应力的93.2%。由此可见,普通直管外壳的应力符合相关要求。对于钢结构支架的应力而言,以CM66为规范依据,它的最大等效应力为 197 MPa,为屈服应力的83.8%,而以根据IEEE693-2005规范要求,其最大等效应力为212 MPa,为屈服应力的90.2%。由此可见,钢结构支架的应力符合相关要求。对于钢结构支架的位移来说,普通直管的钢支架可能发生的最大位移为58.6 mm,支架高度为7 300 mm,根据ASCE规范,该高度允许的最大位移量为7300×1/100=73mm。而空气套筒的钢支架可能发生的最大位移为27.1mm,支架高度为7 988 mm,根据ASCE规范,该高度允许的最大位移量为7 988 mm×1/200=40 mm,因此,钢结构支架的位移符合相关要求。对于化学螺栓的拉力来说,普通直管的支架所用化学螺栓的最大拉力为设计拉力的98.6%,它是符合相关要求的,但空气套筒的支架所用锚栓的最大拉力超过M30锚栓的设计拉力,不符合相关要求,因此,在使用过程中,建议使用更大锚栓,或每个支架的脚采用4个螺栓支撑[3]。
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