加装金属减震装置的1000kV避雷器振动台试验研究

发布时间：2020-08-12 19:50

【摘要】：为研究用于电气设备金属减震器的力学性能和减震效果,进行了单个减震装置的拉压循环加载试验和加装减震装置的1 000 kV避雷器振动台试验。试验结果显示金属减震装置的本构关系符合Wen模型,表现出良好的耗能特性。在地震台试验中,减震装置的应用使设备基频从1.61 Hz降低至1.22 Hz,阻尼比由1.73%增大至4%,改善了设备的动力特性。在0.4×9.8 m/s2等级地震荷载下设备应力为22.6 MPa,安全系数为2.0,减震装置对应力的减震率达60%,显著提高了设备的地震安全性。金属减震装置通过金属芯体的塑性变形耗散地震动能量,减小地震响应从而提高了设备的抗震性能,为1 000 kV电气设备应用于我国高抗震设防烈度区提供了技术支撑。
【图文】：

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芾灼髯芨?1m，瓷套外径510mm，内径400mm，设备总重7150kg。金属减震器在设备底部环向排列，减震器屈服前刚度60kN/mm，屈服后刚度为屈服前刚度的1%。2.2试验工况与测点试验主要工况为白噪声工况、0.2ag等级标准时程波工况和0.4ag等级标准时程波工况(ag=9.8m/s2为重力加速度)，首先在未加装金属减震器的设备上进行试验，加装减震装置后再次进行试验，测试减震装置的减震效果。在试验的最后，进行大震(0.4ag等级的试验)，测试减震设备在大震下的抗震性能。图3Wen滞回模型Fig.3Wenhysteresismodel图41000kV避雷器振动台试验Fig.4Shakingtabletestof1000kVsurgearrester图4中标有试验的测量装置，包括电阻应变片和加速度传感器。其中电阻应变片布置于每节瓷套底部，对称布置；加速度计布置于台面、设备连接法兰处和设备顶端。分析中主要关注设备底部瓷套应力和设备顶部的加速度响应。2.3输入地震波形图5是1.4×0.2ag标准时程波的时程曲线，此处的1.4是由于试验中设备未带支架，从而考虑支架的动力放大效应为1.4倍。3振动台试验结果及分析图6是试验需求谱(requiredresponsespectrum,

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李圣，卢智成，邱宁，等：加装金属减震装置的1000kV避雷器振动台试验研究1743图5试验输入地震波Fig.5InputseismicwaveRRS)与台面谱(testresponsespectrum,TRS)的对比，可见台面谱共振平台段的谱值和周期范围与需求谱一致，台面谱的高频段和低频段与需求谱也较为接近。由此可见，地震台试验的输入是准确有效的。3.1白噪声工况该工况试验输入0.05ag白噪声加速度波形，得到试验结果和分析如下：1）未加减震装置设备的基频为1.61Hz(5T=3.1s,T为1阶自由振动周期)，阻尼比较小，为1.73%，振动衰减曲线见图7(a)。2）加装金属减震装置后，设备基频为1.22Hz(5T=4.1s)阻尼比有所增大达到近4%，振动衰减曲线见图7(b)。减震装置的在降低设备频率的同时，增加了体系的阻尼，从而有利于减小设备的地震响应。注意到白噪声工况输入的加速度幅值较小(0.05ag)，此时环向排列的减震装置中进入塑性状态的较少，在地震波工况中阻尼效果将更为明显。3.20.2ag等级标准时程输入工况该工况试验输入1.4×0.2ag标准时程波，得到试验结果和分析如下：1）试验得到非减震设备和减震设备的底部节瓷套应力响应曲线如图8(a)所示，非减震设备底部瓷套最大应力为31.6MPa，减震设备底部瓷套最大应力为12.28MPa，瓷套应力的减震率为61.1%。2）试验得到非减震设备和减震设备的顶部绝对加速度响应曲线如图8(b)所示，非减震设备顶部绝对加速度最大值为1.04ag，减震设备顶部绝对加速度最大值为0.38ag，设备顶部绝对加速度的减震率为63.5%。试验结果可见，试验采用的金属减震装置对图6需求谱与台面谱的对比Fig.6ComparisonbetweenRRSandTRS图7振动衰减曲线Fig.7Vibrationattenuationcurves1000kV避雷器在0.2ag地震荷载下的减?

【参考文献】