【摘要】：箱式變電站作為電網(wǎng)線路的連接點(diǎn),由于長(zhǎng)期暴露在室外,極易受到外界環(huán)境和機(jī)械因素的影響。因此,對(duì)箱式變電站箱體進(jìn)行設(shè)計(jì)并研究它在極端條件下的力學(xué)性能具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和研究意義。本文在分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,根據(jù)新疆地區(qū)獨(dú)特的地形和氣候特點(diǎn)提出了箱式變電站的設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)了應(yīng)用于新疆地區(qū)的箱式變電站箱體結(jié)構(gòu);根據(jù)箱體的受力特點(diǎn),對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行了校核計(jì)算,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。根據(jù)新疆地區(qū)的氣候特點(diǎn),對(duì)箱式變電站箱體受到風(fēng)載荷、雪載荷和風(fēng)雪組合載荷情況下的性能進(jìn)行了靜力學(xué)分析和屈曲穩(wěn)定性分析,結(jié)果表明:在上述三種狀況下,箱體受到的最大等效應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力,滿(mǎn)足箱體的防風(fēng)抗雪強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求,且在上述三種情況下,箱體不會(huì)發(fā)生屈曲失穩(wěn)。對(duì)于外觀尺寸形狀相同的箱式變電站,在不同工況下的力學(xué)性能存在差異,通過(guò)Visual Basic調(diào)用ANSYS軟件,設(shè)計(jì)了一套針對(duì)不同材料、不同工況的箱式變電站防風(fēng)抗雪力學(xué)性能分析軟件。研究了立柱與墻板間連接形式的抗風(fēng)性能,確定了立柱與墻板間的螺栓連接形式,建立了螺栓和螺栓連接系統(tǒng)的模型,分別對(duì)螺栓在僅受預(yù)緊力作用和同時(shí)受預(yù)緊力和風(fēng)荷載作用兩種工況下的應(yīng)力和變形進(jìn)行分析。結(jié)果表明:在上述兩種情況下螺栓的最大應(yīng)力都沒(méi)有超過(guò)許用應(yīng)力的范圍,應(yīng)力存在一定的裕度,立柱與墻板間的螺栓連接滿(mǎn)足抗風(fēng)性能的要求。利用有限元分析軟件對(duì)箱式變電站箱體的支撐立柱截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化后的結(jié)果表明:優(yōu)化后的角立柱邊長(zhǎng)為175mm,邊立柱的邊長(zhǎng)為140mm;在滿(mǎn)足抗風(fēng)雪性能要求的條件下,角立柱的質(zhì)量減輕了 12.9%,邊立柱的質(zhì)量減輕了 13.51%,實(shí)現(xiàn)了輕量化的要求。根據(jù)新疆地區(qū)的地形特點(diǎn),以8度地震烈度的地震加速度反應(yīng)譜作為激勵(lì),利用響應(yīng)譜分析法對(duì)優(yōu)化后的箱式變電站箱體在X方向、Z方向、Y方向、X+Y方向、Z+Y方向激勵(lì)下的抗震性能進(jìn)行研究。分析表明:箱式變電站箱體在不同地震加速度反應(yīng)譜下受到的最大應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力,滿(mǎn)足抗震設(shè)計(jì)要求,且水平方向地震響應(yīng)大于豎直方向,寬度方向大于長(zhǎng)度方向。本文對(duì)箱式變電站箱體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行分析,為后續(xù)特殊環(huán)境下箱式變電站箱體的設(shè)計(jì)提供了新思路。
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM63
【圖文】：

式箱變基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，由于當(dāng)時(shí)箱變體積較大，我國(guó)從２０世紀(jì)９０年代起，逐逡逑步引入了美國(guó)箱式變電站［８］，美式箱式變電站是組合式變電站。歐式箱變和美逡逑式箱變的外觀如圖１－１所示，國(guó)產(chǎn)箱變?cè)谑窃诿朗较渥兊幕A(chǔ)上發(fā)展來(lái)的。國(guó)逡逑產(chǎn)箱變的各部分結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，根據(jù)功能特性分別安裝在變壓器室、高壓開(kāi)關(guān)逡逑室、低壓開(kāi)關(guān)室中，且通過(guò)導(dǎo)線將各部分連接成一個(gè)完整的供電系統(tǒng)。逡逑��？邋＇ＷＭ邋？逡逑ｓ邋－邐？邐？？逡逑＇邋ａ邐ｒ邋－逡逑ｉ邋ｉ邋：邐ｖ逡逑（ａ）歐式箱式變電站邐（ｂ）美式箱式變電站逡逑圖１－１箱式變電站逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｂｏｘ－ｔｙｐｅ邋ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ逡逑相比傳統(tǒng)土建變電站建筑面積大、施工周期長(zhǎng)、資源浪費(fèi)高的缺點(diǎn)，箱式逡逑變電站采用預(yù)裝型設(shè)計(jì)，箱式變電站箱體和一次設(shè)備在工廠完成制作后，運(yùn)輸逡逑至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，大大縮短了建設(shè)周期，提高了工作效率。箱式變電站箱體主逡逑要由底座、外殼、頂蓋組成，其中外殼材料主要有金屬材料外殼和非金屬材料逡逑外兩種。金屬材料外殼一般有普通鋼板、鋁板、不銹鋼板和彩鋼板等，為保證逡逑外殼具有足夠的強(qiáng)度和剛度

２．１．３有限元分析基本流程逡逑ＡＮＳＹＳ邋Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ是ＡＮＳＹＳ公司推出的協(xié)同仿真環(huán)境，是一個(gè)集多學(xué)科逡逑于一體的ＣＡＥ仿真系統(tǒng)［３９］，如圖２－１所示，ＡＮＳＹＳ邋Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元分析流逡逑程大致可分為以下幾個(gè)階段：逡逑開(kāi)始逡逑－邋－■逡逑邐＾邐逡逑定義材料屬性逡逑邐＾邐逡逑創(chuàng)建幾何模型逡逑Ｉ逡逑創(chuàng)建有限元模型逡逑■－邐＿逡逑分析與求解逡逑后處理逡逑結(jié)束逡逑圖２－１邋ＡＮＳＹＳ邋Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元分析流程逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ＡＮＳＹＳ邋Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ邋ｆｉｎｉｔｅ邋ｅｌｅｍｅｎｔ邋ａｎａｌｙｓｉｓ逡逑（１）

丨Ｆ丨為作用到結(jié)構(gòu)上的外力矢量；＆丨為結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的位移矢量；為逡逑結(jié)構(gòu)整體的剛度矩陣；ｐｉ為彈性應(yīng)變；＆丨為材料應(yīng)變向量，它可以用各個(gè)逡逑組成分量表示，如圖２－２所示：逡逑｛ｃｊ｝邋＝邋［（Ｊｘ邋ａｙ邋ａ：邐ｃｒｘｙ邐ｃｒ：ｘＪ邐（２＂８）逡逑｜＜Ｊｙ逡逑／ｕ／邋％逡逑Ｊ＿邋ｘ邐Ｏｘ－—0２Ｘ￣］邋NB一ＣＴｌ逡逑ｏｉｙ邋ｉＵｒ？＝．．ＣＴ！………逡逑ｏｒ／邐ａ，／逡逑ａｘｙ＞－？…丫，逡逑ｆ逡逑0ｙ逡逑圖２－２各向應(yīng)力示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｓｔｒｅｓｓ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ逡逑材料的彈性應(yīng)變由普通應(yīng)變丨ｅ｝和熱膨脹ＰＩ兩部分組成，所以式（２－７）逡逑可以改寫(xiě)為：逡逑神”＋邋［心｝邐（２－９）逡逑其中，［尺；１＿１為撓度矩陣，其值可用以下公式求得：逡逑＼／Ｅｘ邋－Ｖｉｙ／Ｅｘ邋－ｖｘＪＥｘ邋０邐０邋0逡逑＿ｖｙＪＥｙ邋ｙＥｙ邐￣ＶｙＪ邋Ｅｙ邐０００逡逑ｒＫ］，＝邋￣ｖＪＥ：邐Ｖ４邋0邋0邋0逡逑Ｌ邋Ｊ邋０邐０邐０邋ｌ／Ｇ＾邋０邐０邐（２－１０）逡逑０邐０邐０邐０邐＼／Ｇｙ．邐０逡逑０邐０邐０邐０邐０邐＼／Ｇｘ：逡逑其中，Ｖ為泊松比，￡為彈性模量。［火廣為對(duì)陣矩陣，那么有以下關(guān)系存逡逑在：逡逑１１逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2772779