[发明专利]一种基于有限元仿真的电力系统铝合金接线板优化方法

说明书

本发明公开了一种基于有限元仿真的电力系统铝合金接线板优化方法，包括如下步骤：对接线板结构参数测量、模型建立、物理场仿真、结果分析和制定改进方案，其特征在于，所述制定改进方案包括基于受力分析对接线板易断裂处进行倒角处理、对底板的螺孔数目进行调整或对底板螺孔位置进行布局以及多种方法的综合应用，并进行仿真查看结果，对仿真结果中最佳优化效果的参数进行选择得到最佳优化方案。本发明以有限元仿真软件为基础结合接线板实际情况，对电力系统中铝合金接线板的结构和受力进行分析，并以此对其进行改进完善，从而防止接线板在实际服役中发生断裂，进而增强电网运行的稳定性。

技术领域

本发明涉及电力装备领域，具体涉及一种基于有限元仿真的电力系统铝合金接线板优化方法。

背景技术

铸造铝合金接线板是变电站导线与电网设备间的重要电气连接部件，对电网的安全、稳定、经济运行有重要的辅助作用。接线板的服役环境大多是直接暴露在大气中，易受腐蚀介质影响，自身缺陷和腐蚀均有可能导致接线板开裂的失效事件发生，给电网运行带来重大隐患。虽然在接线板设计方向上已存在着一些优化方法，但大都比较大众化，不具有特殊针对性。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种基于有限元仿真的电力系统铝合金接线板优化方法，具有很强的针对性，通过逐一分析优化过程中的问题，优化了接线板的受力情况，对接线板结构进行良好的设置，有效的减少了接线板断裂现象，保证了电力系统的稳定运行。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于有限元仿真的电力系统铝合金接线板优化方法，包括如下步骤：对接线板结构参数测量、模型建立、物理场仿真、结果分析和制定改进方案，所述结构参数测量包括对接线板的规格以及受力情况进行测量，同时确定接线板材料，进而确定杨氏模量、泊松比、密度等力学参数；所述的模型建立采用有限元软件进行建模，基于测量的结构参数进行几何模型建立、材料添加、固体力学的参数设置和网格设置四个步骤；所述物理场仿真是基于铝合金接线板的结构参数和使用计算机建立的三维几何模型进行求解，得出接线板的受力情况和各个部位的形变状况；所述结果分析为结合仿真结果和接线板实际服役即断裂情况，对接线板最薄弱的地方进行受力分析；所述制定改进方案包括基于受力分析对接线板易断裂处进行倒角处理、对底板的螺孔数目进行调整或对底板螺孔位置进行布局，并进行仿真查看结果，对仿真结果中最佳优化效果的参数进行选择得到最佳优化方案。

本发明以有限元仿真软件为基础结合接线板实际情况，对电力系统中铝合金接线板的结构和受力进行分析，并以此对其进行改进完善，从而防止接线板在实际服役中发生断裂，进而增强电网运行的稳定性。

其中模型建立中，固体力学参数设置包括等效负荷和固定约束的设置。

进一步的，对接线板易断裂处进行倒角处理来改进时，根据原始模型中找到的断裂处作为最佳倒角处理位置；将倒角半径设为一参数，对其进行参数化扫描，扫描的范围及步长根据接线板孔位、底板尺寸参数来决定，最后根据每组数据中特征区的最大应力和最大形变来确定最佳倒角半径。

进一步的，对底板的螺孔数目进行调整时，根据原始模型的形变来确定新增孔位位置，选择形变最大处增加螺孔，一般情况下，增加数目越少越好。

进一步的，对底板螺孔位置的进行布局时，需要参考初始建模的底板坐标系，对四个孔位的位置布局进行改变，但不改变四个螺孔以底板中心为中心阵列的位置关系，即以底板原点，螺孔圆心为变化参数，分别沿着底面坐标系的X轴、Y轴进行移动以及沿着矩形底板的对角线移动，利用参数化扫描，对比每一组对应的应力和形变，计算多个数值并选择数值最小的参数为螺孔坐标最佳方案。