【技术实现步骤摘要】
一种预测变电站支柱瓷绝缘子开裂的分析方法
[0001]本专利技术涉及变电站支柱瓷绝缘子领域，具体地说是一种预测变电站支柱瓷绝缘子开裂的分析方法。
技术介绍
[0002]绝缘子因强度高、绝缘优良、抗劣化性能强等特点在输变电工程中得到了广泛的应用。但随着运行年限的增加，由内在制造缺陷、安装不当、运行维护措施不到位等带来的绝缘子断裂风险越来越大。瓷绝缘子断裂故障给电网运行安全造成了极大的安全隐患，轻者导致间隔停电，严重时可能引起区域性电网瓦解。近年来，随着电网建设思路由坚强电网向高弹性电网转变，如何有效减少电网失效故障是值得研究的重要课题。
[0003]在电力设备中，瓷绝缘子主要起绝缘和支撑作用，是输变电工程应用最多的绝缘件。它通常由陶瓷、铸铁(或铝合金)法兰和水泥组成，可视为广义的脆性复合材料与结构。随着服役时间的增长，支柱绝缘子的空间几何状态与边界条件(例如不均匀沉降)对其服役期间的受力影响极为关键，加上环境等因素综合作用，因此很容易发生断裂事故。
[0004]针对瓷绝缘子的开裂问题，当前电网系统行业尚缺乏针对...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种预测变电站支柱瓷绝缘子开裂的分析方法，其特征在于，包括：步骤S1：构建支柱瓷绝缘子三维模型，模型中的部件包括瓷柱上部、瓷柱下部、金属法兰盘、水泥胶合剂、外部沥青缓冲层、内部沥青缓冲层、螺栓和螺母，并对位移监测点设置参考点标记；步骤S2：为需要嵌入内聚力单元的区域建立集合set
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cohesive，并插入内聚力单元，对部件进行网格划分；步骤S3：定义材料属性，创建指派截面，并赋予瓷柱上部、瓷柱下部、金属法兰盘、水泥胶合剂、外部沥青缓冲层、内部沥青缓冲层、螺栓、螺母和内聚力单元，材料属性包括弹性模量、膨胀系数、泊松比、密度、传导率和比热容；步骤S4：装配支柱瓷绝缘子三维模型，并设置粘性分析步一个热循环载荷周期为T；步骤S5：设置边界条件，顶部和底部约束y方向自由度；步骤S6：设置初始温度为C，通过自定义振幅曲线施加分析步热循环载荷；步骤S7：循环步骤S6完成预设次数的热循环载荷，输出结果云图，记录参考点标记位移并生成位移监测矩阵，综合结果云图和位移监测矩阵进行热
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边界耦合分析，进而得到变电站支柱瓷绝缘子的开裂预测结果。2.根据权利要求1所述的一种预测变电站支柱瓷绝缘子开裂的分析方法，其特征在于，所述的步骤S1中，位移监测为多点边界位移监测，监测点分别设置在上、下法兰盘及两支柱瓷绝缘子连接处法兰盘。3.根据权利要求1所述的一种预测变电站支柱瓷绝缘子开裂的分析方法，其特征在于，所述的步骤S2中，内聚力单元类型为八结点三维粘结单元COH3D8，瓷柱上部、金属法兰盘和内部沥青缓冲层单元类型为十节点四面体单元C3D10M，瓷柱下部、水泥胶合剂、外部沥青缓冲层、螺栓和螺母单元类型为八结点线性六面体单元C3D8R。4.根据权利要求1所述的一种预测变电站支柱瓷绝缘子开裂的分析方法，其特征在于，采用基于双线性张力位移法的双线性内聚力本构模型模拟支柱瓷绝缘子的开裂，所述内聚力单元基于牵引分离损伤定律，内聚力单元损伤初始准则为最大名义应力准则，选用临界断裂能模拟损伤扩展。5.根据权利要求4所述的一种预测变电站支柱瓷绝缘子开裂的分析方法，其特征在于，双线性张力位移法的控制方程为：双线性张力位移法的控制方程为：式中，σ为法向应力分量，τ
s
为沿裂纹深度方向的切向应力分量、τ
t
为沿裂纹宽度方向的切向应力分量，三种应力分量对应于常见的Ι型、ΙΙ型和ΙΙΙ型三种裂纹扩展形式；σ
max
、τ
max
分别为法向和切向的极限应力值，对应于材料的拉伸强度；δ表示裂纹张开位移，δ表示裂纹张开位移，和分别为法向应力值、沿裂纹深度方向的切向应力值和沿裂纹宽度方向的切向应力值达到极限应力值时所对应的张开位移；和分别为法向临界张开位移值、沿裂纹深度方向的切向临界张开位移值和沿裂纹宽度方向的切向临界张开位移值。6.根据权利要求5所述的一种预测变电站支柱瓷绝缘子开裂的分析方法，其特征在于，最大名义应力准则为单元界面在...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙庆峰，赵洲峰，付军，陈波，张杰，周宇通，罗宏建，徐梦豪，周进，刘学广，邹君文，金江舟，徐胜，张小菊，印卫佳，叶波，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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