Numerical Simulation and Analysis of Seismic Performance of High Voltage Transformer⁃bushing Systems

WANG Mingjun; TANG Tingxuan; HE Jun

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Numerical Simulation and Analysis of Seismic Performance of High Voltage Transformer⁃bushing Systems

更新时间：2025-09-25

- Numerical Simulation and Analysis of Seismic Performance of High Voltage Transformer⁃bushing Systems
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 43, Issue 3, Pages: 526-534(2023)
- 作者机构：
  
  上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院土木工程系，上海 200240
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： TU443
- Received：28 July 2021，
  
  Revised：2021-09-03，
  
  Published：28 June 2023
- 稿件说明：
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王明君,唐廷轩,何军.220 kV变压器⁃套管体系抗震性能的数值模拟分析[J].防灾减灾工程学报,2023,43(03):526-534.

WANG Mingjun,TANG Tingxuan,HE Jun.Numerical Simulation and Analysis of Seismic Performance of High Voltage Transformer⁃bushing Systems[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(03):526-534.
王明君,唐廷轩,何军.220 kV变压器⁃套管体系抗震性能的数值模拟分析[J].防灾减灾工程学报,2023,43(03):526-534. DOI：

WANG Mingjun,TANG Tingxuan,HE Jun.Numerical Simulation and Analysis of Seismic Performance of High Voltage Transformer⁃bushing Systems[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(03):526-534. DOI：

摘要

为了进行高压变压器⁃套管体系抗震性能的数值模拟分析，并进行高压变压器⁃套管体系地震动模拟振动台试验方案的初步设计，针对OSSZ11⁃240 000/220型变压器，采用ABAQUS软件建立了变压器⁃套管体系的有限元分析模型，模拟了其自振特性和关键部位地震响应。在模拟结果的基础上，分析了变压器油箱顶板刚度对套管抗震性能的影响、套管根部的动力放大系数、以及套管地震响应的特点等。结果表明： ①变压器油箱顶板刚度较低会降低套管的自振频率，放大其地震响应，同时，油箱顶板上多个套管间的动力相互作用会改变其地震响应；②高压套管根部的动力放大系数最高达5.17，远大于规范推荐值；③缩尺模型与原模型模态和动力分析结果的对比验证了缩尺模型的合理性。建立的有限元方法可用于高压变压器—套管体系抗震性能的数值仿真分析、以及制定高压变压器—套管体系地震动模拟振动台试验的初步方案。

Abstract

To establish a numerical simulation method for seismic performance of high-voltage transformer-bushing systems and to design a preliminary plan for ground vibration simulation shaking tests， this paper develops a finite element analysis method for analyzing seismic performance of the OSSZ11-240000/220 transformer using the ABAQUS software， whereby their natural vibration characteristics and seismic response of key parts of the transformer-bushing system under consideration are simulated. Based on the simulation results， the influence of the stiffness of the transformer tank’s top plate on the seismic performance of the bushing， the dynamic amplification factor of the bushing root， and the characteristics of the bushing seismic response are analyzed. The results show that：（1） the lower stiffness of the transformer tank’s top plate will reduce the natural frequency of the bushing and amplify its seismic response， and the dynamic coupling between multiple bushings on the top plate of the tank will alter their seismic responses；（2） the dynamic amplification factor of the high-voltage bushing root reaches up to 5.14， which is much higher than the recommended value of the specification；（3） the comparison of modal and dynamic analysis results between the scaled model and the original model confirms the validity of the scaled model. The proposed finite element method can be used for the numerical simulation analysis of the seismic performance of high-voltage transformer-bushing systems， and the formulation of a preliminary plan for shaking table test of ground vibration simulation for these systems.

关键词

Keywords

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