本發(fā)明涉及電氣設(shè)備防震領(lǐng)域，更具體地，涉及一種檢驗(yàn)特高壓電氣設(shè)備抗震性能的方法。

背景技術(shù)：

隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，越來越多的特高壓電氣設(shè)備將在地震區(qū)安裝和使用，這對(duì)電氣設(shè)備的抗震性能提出了更高的要求。因此，設(shè)備在投入使用前的抗震試驗(yàn)鑒定顯得尤為重要。我國(guó)目前針對(duì)特高壓變電設(shè)備的抗震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)測(cè)試方法，大多數(shù)是參照750kV及以下電壓等級(jí)設(shè)備的抗震試驗(yàn)方法進(jìn)行。低電壓等級(jí)設(shè)備的抗震試驗(yàn)多參照建筑物的抗震試驗(yàn)方法，常常選用共振拍波和特定場(chǎng)地周期對(duì)應(yīng)的時(shí)程波。

共振拍波試驗(yàn)的目的是通過對(duì)設(shè)備輸入與其基頻相一致的拍波使設(shè)備達(dá)到共振的目的，從而考核設(shè)備的抗震性能，由于750kV及以下等級(jí)電氣設(shè)備在試驗(yàn)過程中的非線性因素不明顯，因此，共振拍波試驗(yàn)對(duì)于此類型設(shè)備是適用的，能使設(shè)備在試驗(yàn)過程中達(dá)到共振的目的。但由于特高壓電氣設(shè)備相對(duì)于低電壓等級(jí)設(shè)備具有“高、柔、重、大”等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在地震作用下的非線性特征明顯，試驗(yàn)過程中設(shè)備基頻隨著剛度的降低而降低，設(shè)備在試驗(yàn)過程中很難完全達(dá)到與輸入頻率共振，影響到設(shè)備抗震評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。采用特定場(chǎng)地周期對(duì)應(yīng)的時(shí)程波對(duì)設(shè)備進(jìn)行抗震試驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)致不同地區(qū)設(shè)備的抗震設(shè)防水平不一致，這對(duì)于采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)的電氣設(shè)備抗震能力的考核并不具有普適性。此外，針對(duì)試驗(yàn)完成后的數(shù)據(jù)處理原則，目前也沒有明確規(guī)定，導(dǎo)致不同振動(dòng)臺(tái)給出的試驗(yàn)結(jié)果差別較大。目前低電壓等級(jí)電氣設(shè)備抗震試驗(yàn)方法中不考慮組合荷載(如實(shí)際工作狀態(tài)中設(shè)備之間有導(dǎo)線拉力和風(fēng)荷載等)，不考慮這種荷載組合方式得到的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行抗震能力的評(píng)定是不完善的。

因此，由于特高壓電氣設(shè)備有別于較低電壓等級(jí)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，繼續(xù)參照較低電壓等級(jí)設(shè)備的抗震技術(shù)要求進(jìn)行試驗(yàn)，易導(dǎo)致設(shè)備抗震能力考核不足，給工程應(yīng)用帶來不安全隱患，需要針對(duì)特高壓變電設(shè)備建立相應(yīng)的抗震性能檢驗(yàn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種檢驗(yàn)特高壓電氣設(shè)備抗震性能的方法，以解決特高壓設(shè)備抗震性能檢查的問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種檢驗(yàn)特高壓電氣設(shè)備抗震性能的方法，所述方法包括：獲取特高壓電氣設(shè)備抗震標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，獲取設(shè)防烈度對(duì)應(yīng)的所述特高壓電氣設(shè)備對(duì)應(yīng)的地震反應(yīng)加速度峰值，并根據(jù)所述地震反應(yīng)加速度峰值，確認(rèn)所述特高壓電氣設(shè)備地震試驗(yàn)波形；

修正所述地震試驗(yàn)波形加速度，將地震修正試驗(yàn)波形輸入被檢測(cè)特高壓電氣設(shè)備；

建立所述特高壓電氣設(shè)備地震作用與其他荷載組合抗震性能檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，獲取所述特高壓電氣設(shè)備地震作用與其他荷載組合作用產(chǎn)生的總應(yīng)力；

根據(jù)所述特高壓電氣設(shè)備地震作用與其他荷載組合產(chǎn)生的總應(yīng)力獲取所述特高壓電氣設(shè)備的安全系數(shù)。

優(yōu)選地，所述特高壓設(shè)備抗震標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜對(duì)應(yīng)的地震影響系數(shù)α為：

其中，

式(1)至(4)中：α_max為地震影響系數(shù)最大值；T為特高壓電氣設(shè)備自振周期；γ為曲線下降段的衰減指數(shù)；η₁為直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)，小于0時(shí)取0；η₂為阻尼調(diào)整系數(shù)，當(dāng)小于0.55時(shí)，應(yīng)取0.55；ζ為結(jié)構(gòu)阻尼比。

優(yōu)選地，向所述特高壓電氣設(shè)備輸入加速度峰值為0.05-0.08g的白噪聲，持續(xù)時(shí)間不小于60s，用于獲取所述特高壓電氣設(shè)備的自振周期。

優(yōu)選地，確定所述標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的卓越周期范圍為0.1-0.9s。

優(yōu)選地，所述地震試驗(yàn)波形反應(yīng)譜包絡(luò)地震標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，所述地震試驗(yàn)波形反應(yīng)譜與所述地震標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的譜值之差為0-50％。

優(yōu)選地，允許特高壓設(shè)備響應(yīng)反應(yīng)譜有多于1個(gè)單點(diǎn)在容差帶之外，并且與所述特高壓設(shè)備共振頻率不一致。

優(yōu)選地，所述單點(diǎn)個(gè)數(shù)不超過5個(gè)。

優(yōu)選地，所述修正所述地震試驗(yàn)波形加速度包括：

獲取支架動(dòng)力放大系數(shù)；

獲取包絡(luò)放大系數(shù)；

所述修正所述地震試驗(yàn)波形加速度＝支架動(dòng)力放大系數(shù)*包絡(luò)放大系數(shù)*標(biāo)準(zhǔn)峰值加速度。

優(yōu)選地，所述建立所述特高壓電氣設(shè)備地震作用與其他荷載組合抗震性能檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停@取所述特高壓電氣設(shè)備地震作用與其他荷載組合作用產(chǎn)生的總應(yīng)力包括：Z＝Z_Ge+Z_Eh+Z_Pk+0.25Z_Wk+Z_Fj(5)

式(5)中：Z為地震作用和其他荷載的組合；Z_Ge為設(shè)備自重標(biāo)準(zhǔn)值；Z_Eh為地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，僅考慮一個(gè)水平方向地震組合系數(shù)為1，同時(shí)考慮兩個(gè)水平方向的地震作用時(shí)組合系數(shù)為1：1，組合考慮豎直方向地震作用時(shí)組合系數(shù)為0.8；Z_Pk為內(nèi)部壓力標(biāo)準(zhǔn)值；Z_Wk為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按照設(shè)備應(yīng)用所在當(dāng)?shù)匕倌暌挥龅娘L(fēng)速取值；Z_Fj為試驗(yàn)過程中考慮到設(shè)備之間在實(shí)際工程中是相互連接，針對(duì)單體設(shè)備需要考慮等效簡(jiǎn)化的附加質(zhì)量。

優(yōu)選地，判斷所述特高壓電氣設(shè)備的安全系數(shù)是否大于安全系數(shù)閾值，若是，則所述特高壓電氣設(shè)備通過抗震性能判斷；否則，所述特高壓電氣設(shè)備沒有通過抗震性能判斷。

本發(fā)明的技術(shù)方案，通過獲取特高壓電氣設(shè)備抗震標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜以及該反應(yīng)譜的卓越周期，可以實(shí)現(xiàn)特高壓電氣設(shè)備抗震試驗(yàn)的共振需求，擴(kuò)大了可包絡(luò)特高壓電氣設(shè)備抗震試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的設(shè)備類型范圍。本發(fā)明提出的技術(shù)方案，基于覆蓋特高壓電氣設(shè)備基本分布，并且適用于試驗(yàn)中非線性特征明顯的特高壓電氣設(shè)備的抗震試驗(yàn)，為特高壓電氣設(shè)備的抗震性能評(píng)估提供了依據(jù)。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施方式：

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜地震影響曲線；以及

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式一種檢驗(yàn)特高壓電氣設(shè)備抗震性能的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式來實(shí)施，并且不局限于此處描述的實(shí)施例，提供這些實(shí)施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明，并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。對(duì)于表示在附圖中的示例性實(shí)施方式中的術(shù)語并不是對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標(biāo)記。

除非另有說明，此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對(duì)所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義，而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜地震影響曲線。如圖1所示，圖1為符合一定頻譜特性的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，曲線圖的橫坐標(biāo)以周期表示，縱坐標(biāo)為地震影響加速度值。從形式上看，圖1分為5段，即水平段，指周期小于0.03s的區(qū)段；直線上升段，指周期為0.03至1s的區(qū)段；水平段，即自0.1s至0.9s的區(qū)段；曲線下降階段，即自0.9s至4.5s的區(qū)段；直接下降段，即自4.5s至6s的區(qū)段。本發(fā)明實(shí)施方式提出的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜采用圖1形式的頻譜。

優(yōu)選地，綜合對(duì)典型強(qiáng)震記錄的統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)規(guī)范反應(yīng)譜的比較，并結(jié)合特高壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，得到特高壓標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，相對(duì)應(yīng)的地震影響系數(shù)曲線如圖1所示，其形狀參數(shù)公式及數(shù)值確定如下：

(1)水平段，周期小于0.03s的區(qū)段。

(2)直線上升段，自0.03s至0.1s的區(qū)段。

(3)水平段，自0.1s至0.9s的區(qū)段。

(4)曲線下降段，自0.9s至4.5s的區(qū)段。

(5)直線下降段，自4.5s至6s區(qū)段。

(6)地震影響系數(shù)α曲線表達(dá)式如下：

式(1)至(4)中：α_max為地震影響系數(shù)最大值，α_max可以根據(jù)《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50260-2013表5.0.3-1獲??；T為特高壓電氣設(shè)備自振周期；γ為曲線下降段的衰減指數(shù)；η₁為直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)，小于0時(shí)取0；η₂為阻尼調(diào)整系數(shù)，當(dāng)小于0.55時(shí)，應(yīng)取0.55；ζ為結(jié)構(gòu)阻尼比，根據(jù)特高壓電氣設(shè)備實(shí)際測(cè)量值確定，本發(fā)明實(shí)施方式中取0.02。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施方式中，試驗(yàn)波強(qiáng)震段持時(shí)指從曲線開始達(dá)到最大值25％到最后下降到25％的這段時(shí)間的時(shí)間歷程，試驗(yàn)波強(qiáng)震段持時(shí)不應(yīng)少于20s。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施方式中，確定標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的卓越周期范圍為0.1-0.9s，包絡(luò)性特征周期確定為0.9s，特高壓電氣設(shè)備基頻大都在該標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的周期范圍內(nèi)，即使試驗(yàn)過程中特高壓電氣設(shè)備頻率降低，也有能與特高壓電氣設(shè)備共振的地震波成分，可使特高壓電氣設(shè)備抗震試驗(yàn)評(píng)估的結(jié)果更加合理。

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式一種檢驗(yàn)特高壓電氣設(shè)備抗震性能的方法流程圖。由圖2所示，方法200從201開始，優(yōu)選地，在步驟201，獲取特高壓電氣設(shè)備抗震標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，獲取設(shè)防烈度對(duì)應(yīng)的所述特高壓電氣設(shè)備對(duì)應(yīng)的地震反應(yīng)加速度峰值，并根據(jù)所述地震反應(yīng)加速度峰值，確認(rèn)所述特高壓電氣設(shè)備地震試驗(yàn)波形。本發(fā)明實(shí)施方式，根據(jù)電網(wǎng)工程中設(shè)備選用的便利性以及不同類型場(chǎng)地件的適用性，提出了適用于特高壓電氣設(shè)備抗震試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜。標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的公式、參數(shù)及參數(shù)的確定可以參考圖1的實(shí)施方式。

優(yōu)選地，向特高壓電氣設(shè)備輸入加速度峰值為0.05-0.08g的白噪聲，持續(xù)時(shí)間不小于60s，用于獲取特高壓電氣設(shè)備的自振周期。

優(yōu)選地，在步驟202，修正所述地震試驗(yàn)波形加速度，將地震修正試驗(yàn)波形輸入被檢測(cè)特高壓電氣設(shè)備。

優(yōu)選地，特高壓電氣設(shè)備所用支架高度一般為6m～9m，其支架動(dòng)力放大系數(shù)可控制在1.4及以下。支架與電氣設(shè)備應(yīng)作為一個(gè)整體進(jìn)行抗震評(píng)估，若僅對(duì)電氣設(shè)備本體進(jìn)行抗震試驗(yàn)，地震輸入加速度應(yīng)乘以支架動(dòng)力放大系數(shù)1.4。本發(fā)明實(shí)施方式中，僅對(duì)特高壓電氣設(shè)備進(jìn)行抗震評(píng)估，因此地震輸入加速度應(yīng)取基本加速度再乘以支架動(dòng)力放大系數(shù)1.4。

優(yōu)選地，由于實(shí)際特高壓電氣設(shè)備實(shí)際輸出的加速度值往往會(huì)低于加速度目標(biāo)值，因此，選定包絡(luò)放大系數(shù)為1.1，因此地震輸入加速度應(yīng)取基本加速度再乘以選定包絡(luò)放大系數(shù)1.1。

優(yōu)選地，最終修正所述地震試驗(yàn)波形加速度＝支架動(dòng)力放大系數(shù)*包絡(luò)放大系數(shù)*標(biāo)準(zhǔn)峰值加速度。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施方式中，地震作用可以分解為三個(gè)方向的振動(dòng)，兩個(gè)水平向和一個(gè)垂直向。一般對(duì)于不是大跨度、長(zhǎng)懸臂的電氣設(shè)備，本發(fā)明實(shí)施方式不考慮豎向的地震作用。

對(duì)于軸對(duì)稱設(shè)備，由于不會(huì)出現(xiàn)明顯的扭轉(zhuǎn)振型，一個(gè)水平方向的地震輸入不會(huì)造成另一個(gè)水平方向上明顯的震動(dòng)響應(yīng)，即兩個(gè)方向的地震響應(yīng)基本上是相互獨(dú)立的，只需要進(jìn)行單水平向地震試驗(yàn)就能夠判斷設(shè)備的抗震能力。對(duì)于非軸對(duì)稱設(shè)備，至少考慮兩個(gè)水平方向輸入試驗(yàn)波。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施方式中，試驗(yàn)波強(qiáng)震段持時(shí)指從曲線開始達(dá)到最大值25％到最后下降到25％的這段時(shí)間的時(shí)間歷程，試驗(yàn)波強(qiáng)震段持時(shí)不應(yīng)少于20s。

優(yōu)選地，所述地震試驗(yàn)波形反應(yīng)譜包絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，所述地震試驗(yàn)波形反應(yīng)譜與所述標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的譜值之差為0-50％。允許特高壓設(shè)備響應(yīng)反應(yīng)譜有多于1個(gè)單點(diǎn)在容差帶之外，并且與所述特高壓設(shè)備共振頻率不一致。所述單點(diǎn)個(gè)數(shù)不超過5個(gè)。

優(yōu)選地，在步驟203：建立所述特高壓電氣設(shè)備地震作用與其他荷載組合抗震性能檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，獲取所述特高壓電氣設(shè)備地震作用與其他荷載組合作用產(chǎn)生的總應(yīng)力。

電氣設(shè)備的地震作用和其他荷載的組合，應(yīng)按下式計(jì)算：

Z＝Z_Ge+Z_Eh+Z_Pk+0.25Z_Wk+Z_Fj (5)

式(5)中：Z為地震作用和其他荷載的組合；Z_Ge為設(shè)備自重標(biāo)準(zhǔn)值；Z_Eh為地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，僅考慮一個(gè)水平方向地震組合系數(shù)為1，同時(shí)考慮兩個(gè)水平方向的地震作用時(shí)組合系數(shù)為1：1，組合考慮豎直方向地震作用時(shí)組合系數(shù)為0.8；Z_Pk為內(nèi)部壓力標(biāo)準(zhǔn)值；Z_Wk為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，按照設(shè)備應(yīng)用所在當(dāng)?shù)匕倌暌挥龅娘L(fēng)速取值；Z_Fj為試驗(yàn)過程中考慮到設(shè)備之間在實(shí)際工程中是相互連接，針對(duì)單體設(shè)備需要考慮等效簡(jiǎn)化的附加質(zhì)量，本發(fā)明實(shí)施方式中針對(duì)跨度為8.5m、連接管母外徑為200mm，內(nèi)徑為180mm，主要由避雷器和互感器作為支撐的特高壓回路系統(tǒng)中，避雷器設(shè)備頂部應(yīng)考慮施加300kg的配重，電壓互感器設(shè)備頂端施加200kg配重，其它設(shè)備頂端配重按照實(shí)際情況等效簡(jiǎn)化取值。

優(yōu)選地，在步驟204，根據(jù)所述特高壓電氣設(shè)備地震作用與其他荷載組合產(chǎn)生的總應(yīng)力獲取所述特高壓電氣設(shè)備的安全系數(shù)。優(yōu)選地，采用用特電壓電氣設(shè)備瓷套管的破壞應(yīng)力進(jìn)行抗震能力評(píng)時(shí)，安全系數(shù)閾值為1.67，即滿足公式(6)：

σ_tot≤σ_v/1.67 (6)

式(6)中：σ_tot為地震作用和其他荷載產(chǎn)生的總應(yīng)力(Pa)；由式(5)中地震作用應(yīng)力和其他荷載的組合應(yīng)力之和計(jì)算獲取。σ_v為設(shè)備或材料的破壞應(yīng)力值(Pa)；

優(yōu)選地，當(dāng)滿足7種典型特高壓電氣設(shè)備應(yīng)力安全系數(shù)為要求安全系數(shù)閾值1.67時(shí)，設(shè)備頂端位移角為0.90％～1.27％，為了便于工程設(shè)計(jì)使用，將特高壓電氣設(shè)備頂端位移角1％作為其變形控制參數(shù)。

本發(fā)明的實(shí)施方式，通過獲取特高壓電氣設(shè)備抗震標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜以及該反應(yīng)譜的卓越周期，可以實(shí)現(xiàn)特高壓電氣設(shè)備抗震試驗(yàn)的共振需求，擴(kuò)大了可包絡(luò)特高壓電氣設(shè)備抗震試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的設(shè)備類型范圍。本發(fā)明提出的實(shí)施方式，基于覆蓋特高壓電氣設(shè)備基本分布，并且適用于試驗(yàn)中非線性特征明顯的特高壓電氣設(shè)備的抗震試驗(yàn)，為特高壓電氣設(shè)備的抗震性能評(píng)估提供了依據(jù)。

已經(jīng)通過參考少量實(shí)施方式描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，正如附帶的專利權(quán)利要求所限定的，除了本發(fā)明以上公開的其他的實(shí)施例等同地落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

通常地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們?cè)诩夹g(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個(gè)/所述/該[裝置、組件等]”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個(gè)實(shí)例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準(zhǔn)確的順序運(yùn)行，除非明確地說明。