复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法及系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

Method and system for calculating bending rigidity of connection parts of composite sleeve electric equipment

The invention provides a method and a system for calculating the bending rigidity of the connecting parts of an electric device of a composite sleeve. The method comprises the following steps: bending test of column equipment, and to determine the elastic modulus of the composite bushing according to the test results; the single equipment measuring flange bending test and treated by the elastic modulus test results and the elastic modulus of the composite bushing determines the measured flange; according to the elastic modulus of the tested the flange is determined that the measured flange bending stiffness. Composite casing electrical equipment provided by the invention connection calculation method of flexural stiffness by elastic modulus determination of elastic modulus and the composite bushing composite bushing flange, and then draw the flexural rigidity of each composite casing flange binding site, is helpful to improve the accuracy of numerical modeling equipment, provide accurate assessment the data support for the mechanical properties of electrical equipment.

【技术实现步骤摘要】
复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法及系统
本专利技术涉及电力系统
，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。
技术介绍
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：Kc为弯曲刚度，dc为瓷套管胶装部位外径，hc为瓷套管与法兰胶装高度，te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。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术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，本专利技术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。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，各所述应变测试位置沿所述复合套管弯曲变形的两侧对称设置两个应变测试点；将在同一水平力F1作用下同一应变测试位置两侧的应变测试点处复合套管的应变量的均值确定为该应变测试位置处复合套管在该水平力F1作用下的应变量ε。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，所述待测法兰的弹性模量确定步骤进一步包括：将所述待测单节设备的底端固定，并向所述待测单节设备的顶端施加不同的水平力F2；分别检测所述待测单节设备的顶端在各所述水平力F2作用下的位移量d；根据所述位移量d确定所述待测单节设备连接处法兰在各所述水平力F2作用下的弹性模量；将所述待测单节设备的顶端在不同水平力F2作用下的连接处法兰的弹性模量的均值确定为所述待测法兰的弹性模量。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，所述根据位移量d确定所述待测单节设备连接处法兰在各所述水平力F2作用下的弹性模量Ef具体为：根据公式确定所述待测单节设备连接处法兰在各所述水平力F2作用下的弹性模量；式中，Lt为所述待测单节设备长度，Lf为所述待测法兰的长度，It为所述待测单节设备的截面惯性矩，If为所述待测法兰的截面惯性矩，E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，将所述待测法兰的弹性模量与所述待测法兰截面惯性矩的乘积确定为所述待测法兰的抗弯刚度。本专利技术提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，通过对整柱设备和设备单节进行弯曲试验，测定复合套管弹性模量及待测法兰的弹性模量，进而得出单节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。另一方面，本专利技术还提出了一种复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算系统，该系统包括：复合套管弹性模量计算模块，用于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；待测法兰弹性模量计算模块，用于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；待测法兰抗弯刚度计算模块，用于根据所述待测法兰弹性模量确定所述待测法兰的抗弯刚度。本专利技术中提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算系统，能计算出复合套管弹性模量及待测法兰的弹性模量，进而确定单节套管法兰胶装部位的抗弯刚度，测试及计算流程简单且结果准确度较高，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。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法的又一流程图；图3为本专利技术实施例提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法的又一流程图；图4为本专利技术实施例提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法中，整柱复合套管的弯曲试验示意图；图5为本专利技术实施例提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法中，单柱复合套管的弯曲试验示意图；图6为本专利技术实施例提供的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算系统的结构框图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。方法实施例：参见图1，图1为本专利技术实施例提供的复合套管电气设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，其特征在于，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复合套管的截面抵抗矩。4.根据权利要求2所述的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，其特征在于，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处复合套管在不同水平力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。5.根据权利要求4所述的复合套管电气设备连接部位弯曲刚度的计算方法，其特征在于，各所述应变测试位置沿所述复合套管弯曲变形的两侧对称设置两个应变测试点；将在同...

【专利技术属性】
技术研发人员：林森，程永锋，卢智成，孙宇晗，张谦，刘振林，朱祝兵，李圣，郭贤珊，付颖，钟珉，朱照清，高坡，孟宪政，王海菠，刘海龙，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11