A methodology for seismic and short circuit assessment of reactors for outdoor applications

The Outdoor Air Core Reactor (OACR) is a large scale inductor exposed to all weather conditions, for the whole in service life, as wind and earthquake, but also demanding short circuit currents. The scopes of this project are: - The development of a tool based on analytical formulas for short circuit assessment of OACR spider arms -The set-up of a fast, consistent and reliable procedure to ensure that the supporting structure of an OACR keeps its operativeness during and after an earthquake, remaining firmly anchored to the ground and not causing any damage to surrounding structures and/or human beings. Earthquake acceleration levels are defined by applicable standards. These depend on the type of the soil, the position and the type of the supporting structure. The studied seismic design has an impact on the dynamic behavior of the system, on its vibro-acoustic response and on the final cost of the product, a good compromise should therefore be found between different requirements. The work starts with review and comparison of methods proposed in bibliography, than the implementation of a seismic assessment method through an ANSYS shell. The procedure is made of a sequence of steps, from the defeaturing of a stacked OACR to the finite element model set-up. Than the analysis and post-processing of the results to extract forces and stresses useful to verify base material and, analytically, bolts joints and weld seams. The model built can cover different sizes of OACR being it parametric and easly modifiable. A user manual has been created for both analytical and numerical tool of the code shell. Further development can include design rules and best practices writing for seismic design of this electric device.

Una reattanza in aria per esterno (OACR) è un induttore di grandi dimensioni esposto per tutta la sua vita utile in servizio ad ogni condizione climatica come venti, terremoti, ma anche gravose correnti di corto. Gli scopi di questo progetto sono: - Lo sviluppo di uno strumento di calcolo, basato su formule analitiche, per la verifica a corto delle razze di un OACR -Il set-up di una procedura rapida, coerente e affidabile per verificare che la struttura portante di un OACR mantenga la sua operatività durante e dopo un terremoto, restando saldamente ancorata al terreno senza causare alcun danno a strutture circostanti e/o persone. Alcune normative definiscono i livelli di accelerazione generati da un terremoto. Questi dipendono dal tipo di terreno, dalla posizione e dal tipo di struttura portante. I criteri di progettazione sismica analizzati hanno un impatto sul comportamento dinamico del sistema, sulla sua risposta vibro-acustica e sul costo finale del prodotto, si dovrebbe quindi trovare un buon compromesso tra differenti requisiti. Il progetto inizia esaminando e comparando i metodi proposti in letteratura per poi implementare un metodo di verifica sismica attraverso una shell in ANSYS. La procedura è composta da una serie di step, dal defeaturing di un OACR in configurazione a torre al set-up di un modello a elementi finiti. Quindi l’analisi e il post processing dei risultati per estrarre forze e sforzi utili per la verifica del materiale base e analiticamente di bullonature e cordoni di saldatura. Il modello costruito è valido per OACR di diverse dimensioni essendo parametrico e facilmente modificabile. Un manuale utente è stato scritto sia per il modello analitico che numerico della shell. Ulteriori sviluppi includeranno la formulazione di regole e best practices per la progettazione sismica di queste machine elettriche.