[發明專利]一種基于慣容隔振器改善變電站抗震性能的方法

有效

• 申請號: 202110507840.7
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113107252B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 陳志強;陳俊杰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發明公開了一種基于慣容隔振器改善變電站抗震性能的方法，求解安裝慣容隔振器時，地震加速度相對于變電站水平位移的傳遞函數；根據地震加速度相對于變電站水平位移的傳遞函數，求解安裝慣容隔振器時H₂范數性能指標解析函數；根據H₂范數性能指標解析函數，在給定優化區間內，選取給定的慣容量質量比，通過最小化H₂范數性能指標解析函數，求解慣容隔振器的阻尼比和剛度比，用于改善變電站抗震性能。本發明將慣容隔振器引入變電站抗震領域中，在具有隔震支座變電站的水平方向安裝慣容隔振器，使變電站的抗震性能得到進一步提升。

技術領域

本發明涉及改善變電站抗震性能的技術，具體涉及一種基于慣容隔振器改善變電站抗震性能的方法。

背景技術

變電站作為電力系統的重要組成部分，在系統中起到了變換電壓，傳輸電流的作用。變電站作為分配電能的重要場所，具有重要的社會功能，變電站能否正常工作牽扯到電網建設的安全性、經濟性和電網運行的穩定性，更是影響到一個地區的經濟發展，也影響著所轄地區的社會穩定性。由于變電站在地震等災害條件下受到損壞，其產生的經濟損失和對社會的巨大影響是無法預估。因此，提高變電站的抗震性能變得尤為重要。2012年，范俊偉在“近斷層地震動作用下大型變電站隔震控制研究”中采用隔震支座提高變電站的抗震性能，然而該隔震技術對提高變電站抗震性能的能力有限。

發明內容

本發明的目的在于一種基于慣容隔振器改善變電站抗震性能的方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于慣容隔振器改善變電站抗震性能的方法，將具有隔震支座的變電站簡化為單質點模型，在變電站的水平方向安裝慣容隔振器，以改善變電站抗震性能，具體步驟如下：

步驟1、求解安裝慣容隔振器時，地震加速度相對于變電站水平位移的傳遞函數。

步驟2、根據地震加速度相對于變電站水平位移的傳遞函數，求解安裝慣容隔振器時H₂范數性能指標解析函數。

步驟3、根據H₂范數性能指標解析函數，在給定優化區間內，選取給定的慣容量質量比，通過最小化H₂范數性能指標解析函數，求解慣容隔振器的阻尼比和剛度比，用于改善變電站抗震性能。

進一步的，選取三種不同的慣容隔振器機械結構，分別命名為N1、N2和N3結構，具體為：

(1)首先將單個阻尼器c₁與單個慣容b并聯，然后再與另一個阻尼器c₂串聯，由此獲得的機械結構即為N1結構；

(2)首先將單個阻尼器c₁與單個慣容b串聯，然后再與另一個阻尼器c₂并聯，由此獲得的機械結構即為N2結構；

(3)首先將單個阻尼器c₁與單個彈簧k并聯后，然后再與單個慣容b串聯，最后將前面由單個彈簧、阻尼器和慣容構成的機械結構再與另一個阻尼器c₂并聯，由此獲得的機械結構即為N3結構。

更進一步的，步驟1中，求解安裝慣容隔振器時，地震加速度相對于變電站水平位移的傳遞函數，具體方法為：

變電站水平方向的運動方程為：

其中，M為變電站非隔震結構的總質量；K為變電站隔震支座的水平剛度；F為慣容隔振器對變電站水平方向施加的力；x為變電站水平方向相對于地面的位移；為變電站相對于地面的加速度；為地震加速度；

慣容隔振器施加的水平方向的作用力F為：

F＝sY(s)x

其中，s為復變量；Y(s)為慣容隔振器的機械導納函數；