
进行超导限流式直流断路器电气连接时,可按照直流系统设计要求选择硬质连接(如钢管、铜排连接)或软连接(如裸铜线、电缆连接)方式。依照本文所述超导限流式直流断路器布局结构设计的原理样机三维设计效果图如图8所示。

3.3绝缘平台抗震性能仿真研究
基于结构分析理论以及相关抗震标准,笔者对超导限流式直流断路器中所设计的绝缘平台进行抗震仿真研究。
仿真依据文中所设计的绝缘平台三维几何模型,并采用有限元分析方法,通过大型有限元分析软件Ansys14.5进行计算[16-18]。对于地震波形的选择,按照GB/T13540-2009《高压开关设备和控制设备的抗震要求》的规定,采用最严苛条件,即按照9度进行设防(AG5),阻尼比2%;水平方向X地面加速度及Y方向加速度均取0.5g,竖向加速度取0.25g[19]。
抗震计算采用响应频谱法进行,输入地震波时分别考虑双向(X+Y)和(Y+Z)输入,并以其中计算较大应力值作为参考。仿真中以最薄弱的瓷绝缘子进行研究,其参考最大破坏应力为60MPa。由于超导限流器将断路器模块所需要开断的短路电流水平大大降低,因此超导限流式直流断路器中开断模块中用于自激振荡的电容与电感容量明显降低,综合考虑绝缘平台建造成本及绝缘平台上安装部件的规格,采用2T质量作为抗震计算中平台的最大承受量;与此同时,考虑到安装设计时绝缘平台不对称情况,抗震计算中,在两个安装架上采用各1T(方式1),及一边1.5T、另一边0.5T(方2)两种情况进行仿真。
方式1时,在X+Z方向进行抗震仿真结果见图9。由图9(a)可见,仿真中绝缘平台形变最大量出现在两斜拉杆处,形变量为14.79mm,相较于仿真中斜拉杆长度3960mm,变化率为0.37%,绝缘平台并未产生明显形变;此外,瓷质绝缘子中最大应力出现在支撑绝缘子根部,最大应力值为23.285MPa,依据GB/T13540-2009中抗震计算最大应力值不得高于破坏应力值50%的规定,可判断绝缘平台在X+Z方向施加地震响应谱时满足抗震要求。

方式1时,在Y+Z方向进行抗震仿真结果见图10。由图10(a)可见,仿真中绝缘平台形变最大量出现在上端安装架处,形变量为4.19mm,相较于仿真中斜拉杆长度3500mm,变化率为0.12%,绝缘平台并未产生明显形变;此外,瓷质绝缘子中最大应力出现在支撑绝缘子顶部,最大应力值为12.036MPa,因此可判断绝缘平台在Y+Z方向施加地震响应谱时满足抗震要求。