[发明专利]复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法及系统

说明书

本发明提供了一种复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法及系统。该方法包括如下步骤:对整柱设备进行弯曲试验，并根据试验结果确定复合套管的弹性模量；对待测法兰所在的单节设备进行弯曲试验，并根据试验结果和复合套管的弹性模量确定所述待测法兰的弹性模量；根据所述待测法兰的弹性模量确定所述待测法兰的抗弯刚度。本发明提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，通过测定复合套管弹性模量及各节复合套管连接法兰的弹性模量，进而得出各节复合套管法兰胶装部位的抗弯刚度，有助于提高设备数值建模精度，为电气设备力学性能评估提供准确的数据支持。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体而言，涉及一种复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法及系统。

背景技术

法兰连接处的弯曲刚度对于建立电气设备数值模型，利用数值分析预测电气设备在地震、大风等恶劣工况下的安全性有着重要意义。例如《电力设施抗震设计规范》GB50260-2013中提出了关于瓷套管设备法兰与瓷套管胶装处弯曲刚度计算式：式中：K_c为弯曲刚度，d_c为瓷套管胶装部位外径，h_c为瓷套管与法兰胶装高度，t_e为法兰与瓷套管之间的间隙距离。该规范还指出，当电气设备法兰与瓷套管连接的弯曲刚度用一个等效梁单元代替时，该梁单元的截面惯性矩可按式计算。

然而，由于套管材质、胶装剂材质、法兰和套管的连接制造工艺不同，上述用于瓷质设备的连接处弯曲刚度计算公式并不适用于复合材料电气设备，目前对于复合材料的电气设备套管与法兰连接处的弯曲刚度研究较少，缺少类似的能用于计算复合材料设备法兰连接处的弯曲刚度经验公式，而正在建设的直流工程越来越多地用到了复合材料电气设备，大量的复合设备服役于地震高烈度区域及大风区域等不同的恶劣环境，如何设计设备及其连接布置方式使力学性能满足使用要求均需要计算论证，而计算分析中，套管法兰连接部位的弯曲刚度是一项重要参数，该值准确度很大程度上影响着设备力学性能的安全评估结果。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法及系统，旨在解决由于目前缺少复合材料电气设备法兰连接部位的弯曲刚度确定方法，进而影响电气设备力学性能安全评估结果的问题。

一个方面，本发明提出了一种复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，该方法包括如下步骤:对整柱设备进行弯曲试验，并根据试验结果确定复合套管的弹性模量；对待测法兰所在的单节设备进行弯曲试验，并根据试验结果和复合套管的弹性模量确定所述待测法兰的弹性模量；根据所述待测法兰的弹性模量确定所述待测法兰的抗弯刚度。进一步地，上述复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法中，所述复合套管的弹性模量确定步骤进一步包括：在所述整柱设备上设置多个应变测试位置；将所述整柱设备的底端固定，并向所述整柱设备的顶端施加不同的水平力F₁；分别检测各所述应变测试位置处复合套管在各所述水平力F₁作用下的应变量ε；根据所述应变量ε确定各所述应变测试位置处复合套管在各所述水平力F₁作用下的弹性模量；将各所述应变测试位置处复合套管套管在各所述水平力F₁作用下的弹性模量的均值确定为所述复合套管的弹性模量。

进一步地，上述复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法中，所述根据应变量ε确定各所述应变测试位置处复合套管在各所述水平力F₁作用下的弹性模量E具体为：根据公式确定各所述应变测试位置处复合套管在各所述水平力F₁作用下的弹性模量；上式中，L为各所述应变测试位置至各所述水平力F₁的作用点之间的距离，W为各所述应变测试位置处的复合套管的截面抵抗矩。

进一步地，上述复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法中，在所述整柱设备的每节复合套管上沿长度方向设置至少三个应变测试位置；将每个所述应变测试位置在不同水平力F₁作用下的弹性模量的均值确定为所述复合套管在该应变测试位置处的弹性模量。