汶川地震震害调查表明,管母线连接电气设备在地震中破坏情况严重。为了研究此类设备的地震响应,建立了管母线连接电气设备耦联体系的有限元模型,采用时程分析法对模型进行了地震响应分析,比较单体设备和管母线连接设备的动力特性和地震响应,并且探讨了管母线不同设置方式对连接系统的影响。分析结果表明,管母线连接设备系统中,高频设备的位移响应较其独立设备时放大,低频设备的位移响应较其独立时减小;在耦联系统中,伸缩节与低频设备连接时耦联系统的动力响应小于伸缩节与高频设备连接时系统的动力响应。进行管母线连接的电气设备抗震设计时,应充分考虑电气设备的动力特性和伸缩节的设置方式。
地震作用下变电站软母线连接的电气设备间存在复杂的动力相互耦联作用。将软母线简化为悬索,引入软母线和电气设备间变形协调条件,推导悬索的张力和张力刚度的表达式,建立悬索连接设备体系的动力作用分析数学模型,采用龙格库塔方法对数学模型进行求解。对模型中主要影响因素的参数分析和算例表明:由于连接母线的存在,耦联设备的响应和单体设备的响应有很大不同,软母线连接电气设备的响应具有明显的非线性特点,母线的张力变化呈现突变特征。在进行变电站设备的抗震设计中,必须考虑软母线对设备的耦联作用。所提出的设备耦联体系地震响应的数学模型可用于研究任意频率的设备与母线在地震作用下的响应。
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