[發明專利]既有變電站母線設備體系的抗震加固改造方法

無效

• 申請號: 201010175634.2
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101834410A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 謝強;王亞非
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02B3/00
• 分類號: H02B3/00;H02B1/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及一種既有變電站母線連接電氣設備的抗震加固改造方法。

背景技術

地震過后，生命線系統的存在對地震后的救災物資的迅速輸送和災后迅速重建具有重要的意義，其中非常重要的生命線系統是電力分配系統，它幾乎分布于每個地方，為住宅，醫院，工廠以及其他的機構分配電能。然而近年來的地震中，變電站顯示出了它脆弱的抗震性能，電力分配系統抗震的關鍵結點是變電站設備脆弱的抗震性能。盡管其修復費用只占全部震后重建費用的一小部分，電力系統失效造成的間接損失卻是巨大的。

一個典型的變電站包含一整套用母線相互連接的設備，例如：斷路器，避雷器，電容器，隔離開關等。由于這些設備不同的特性，在地震作用下會產生不同的水平位移，如果設備間的相對位移較大，且這些設備間的連接柔度不夠時，設備間會產生很強的相互作用。震后現場調查表明地震中變電站設備間的相互作用是造成破壞的原因。然而，目前國內關于變電站設備抗震性能的研究主要集中于設備單體的研究。估計母線連接電氣設備的地震響應是比較困難的，原因是：1、因為相互作用的存在不能對設備單獨進行分析。2、連接件是非線性的。3、地震動本質是隨機的，通過幾個所選地震動來進行確定性分析可能會得出錯誤的結論。

為了避免母線與電氣設備間不利的動力相互作用，國外學者提出增大母線的松弛度以增大設備間相對位移的容許值。2004年Jean-Bernard?Dastous，Andre?Filiatrault等通過試驗表明，在高的松弛度下，相互連接的設備幾乎不受連接的影響。然而在較低的松弛度下，即使在較低的幅值下，設備間也會產生很明顯的非線性作用。因此，設備間的導線必須具備足夠的松弛度，以阻止因為缺少松弛度而對設備產生影響。

由于電氣絕緣的要求，母線與地面、母線與設備間需要滿足一定的絕緣距離，所以母線的松弛度不可以任意增大。為了解決該問題，本文提出的改進方法是通過改變電氣設備的支座結構形式來將一組設備的頻率調整為比較接近，從而減小了設備結構特性的差別和設備間的相對位移，避免了由于電氣設備間較大的相對位移引起的設備與母線間的相互作用。

發明內容

為了避免地震作用下軟母線與電氣設備間不利的相互作用，本發明提出了一種操作方便、價格低廉、效果顯著的既有變電站母線連接設備體系的抗震加固改造方法。

地震作用下，不同結構特性的電氣設備的位移響應不同。變電站設備在地震作用下的位移主要是設備自振頻率的函數，當母線連接的兩個設備頻率相近時，它們間的相對位移較小，母線與兩側設備間的相互作用較小。因此減小母線連接兩側設備的頻率差值，使得地震作用下兩側設備的位移響應較為接近，設備間的相對位移較小，從而可以避免設備與母線間不利的動力相互作用。

本發明提出的既有變電站母線設備體系的抗震加固改造方法，具體步驟如下：

對于變電站中一組采用母線連接的電氣設備，電氣設備通常由電氣設備本體和電氣設備下部支座所構成，所述電氣設備本體如隔離開關、電流互感器和斷路器等，主要用于滿足電氣功能要求，電氣設備下部支座主要用于支撐上部電氣設備本體，保證其與地面有一定的絕緣距離。采用人工激勵的自由振動法得到一組電氣設備中各個電氣設備的自振頻率，對這些電氣設備的自振頻率取平均，計算得到中間頻率，將電氣設備的頻率調整至與中間頻率差控制在1.5Hz以內；電氣設備的頻率調整可以通過改變電氣設備下部支座的頻率來改變電氣設備整體的頻率。

本發明中，位于各個電氣設備下部支座的頻率改變方式采用改變支座結構形式、改變支座的截面尺寸大小或者增加斜撐等中任一種，來改變電氣設備本體-支座整體的頻率。電氣設備支座的改變并不影響電氣設備的電氣功能，且造價相對較低。

本發明中，電氣設備整體的頻率改變方式采用計算設計電氣設備支座的改造方式。

本發明中，減小一組用母線連接的電氣設備的頻率差別來避免設備與母線間的動力相互作用。

電氣設備的自振頻率是由各個電氣設備支座的自振頻率和各個電氣設備本體的自振頻率綜合確定。由于電氣設備本體(不包括支座)的動力特性在設備定型生產以后就已經確定，不能改變。而設備-支座系統整體的剛度是由支座的剛度與設備本體的剛度串聯得到，支座的剛度越大，則設備-支座系統的整體剛度也越大，反之，支座剛度越小，設備-支座系統的整體剛度也越小。設備支座的質量改變也會影響整個設備-支座系統的頻率大小。通過調整電氣設備支座的剛度和質量來調整電氣設備本體-支座系統的頻率，使設備整體頻率與中間頻率差別在1.5Hz以內。