報告書番号

N14012

タイトル（和文）

変圧器センタークランプ方式ブッシングの地震応答解析におけるファイバーモデルの適用性

タイトル（英文）

Applicability of fiber model in seismic response analysis for center-clamp type bushings on transformers

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ブッシングは導体を絶縁・支持する装置であり、特にがい管と支持金具を締付けて一体化する方式をセンタークランプ方式と称する。2011年の東北地方太平洋沖地震での被害を受けて、同方式のブッシングの地震応答解析の精緻化が求められている。そこで、曲げと軸力を受ける部材の効率的な非線形解析モデルであるファイバーモデルに着目し、(i)中空円筒断面を有する、(ii)頂部のバネを介して締付け力が作用しており、バネが完全に縮むと基部の回転抵抗が増大する、(iii)ガスケットは引張に抵抗しない、(iv)ガスケットの厚さが小さい場合、曲げ圧縮領域における圧縮抵抗が増大するといったセンタークランプ方式ブッシング特有の非線形挙動を考慮できるようにして当所のFEMプログラムに実装した。154kVおよび275kVのブッシング加振試験の結果と比較したところ、がい管基部の回転角の精度は減衰の設定による影響を受け、安全側の結果を期待する場合には、ファイバーモデルを適用した要素の減衰定数を低減した方が良いことが分かった。曲げモーメントは大加振になるほど増加割合が小さくなるため、結果的に安定して良好な精度が得られた。

概要 （英文）

A bushing is a device for insulation and support of a conductor. Especially it is called center-clamp type when it is connected with a metal holder through clamping force. As a consequence of damage of center-clamp type bushings in Tohoku Earthquake in 2011, refinement of the response analysis method and review of the seismic design procedure became necessary.
In the present report, the fiber model, which can evaluate non-linear behavior in the section subjected to axial force and bending moment, was implemented to the CRIEPI's finite element analysis program "Mastrd" considering following characteristics of center-clamp type bushings. a) The gasket section between a porcelain tube and a metal holder has a torus shape. b) Springs around the top of the bushing give clamping force, but they lock in excessive base rotation. c) The gasket does not resist against tension. d) Local resistance against compression due to bending increases in use of very thin gaskets.
The developed program was verified through comparison with the shaking table test result for real bushings whose voltage classes were 154kV and 275kV. Deformation indices as rotation angle and base opening due to bending were influenced by damping conditions. Though there was not the condition which brought about remarkable underestimation, reduction of damping for a fiber model element was preferable for safety. On the other hand, bending moment was consistent with experimental results because it tended not to fluctuate in the non-linear region.

報告者

キーワード