电瓷型高压电气设备的抗震试验及有限元分析
GIS高压电气设备抗震性能试验研究
GIS高压电气设备抗震性能试验研究1. 引言1.1 背景介绍随着工业化和城市化进程的加快，GIS高压电气设备在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
作为保障电力系统运行安全和稳定的关键设备，GIS高压电气设备的抗震性能一直备受关注。
地震是一种严重的自然灾害，其对电力设备的破坏往往会导致电力系统大面积故障，严重影响社会正常生活和生产秩序。
开展GIS高压电气设备抗震性能试验研究具有重要的理论和实际意义。
当前，我国地震频繁，有关GIS高压电气设备抗震性能的研究还相对不足，尤其是在试验方面还存在一定的空白。
通过开展GIS高压电气设备抗震性能试验研究，可以为提高电力系统的抗震能力提供重要参考，保障电力系统运行的安全和稳定。
通过对GIS高压电气设备抗震性能试验的系统研究和分析，有望为电力系统的安全稳定运行提供更加可靠的技术支撑。
1.2 研究目的研究目的：GIS高压电气设备是现代电力系统中重要的设备之一，其在地震发生时的抗震性能直接关系到电网的稳定运行和安全性。
目前对GIS高压电气设备抗震性能的研究还相对不足，特别是缺乏针对其抗震性能的有效试验研究。
本研究旨在通过对GIS高压电气设备抗震性能试验的设计与研究，从试验方法、试验结果分析、参数优化和影响因素分析等方面，深入探讨GIS高压电气设备在地震作用下的性能表现，并为其抗震设计和工程实践提供科学依据。
通过本次研究，我们希望能够为提高GIS高压电气设备的抗震性能，减少地震灾害对电网造成的影响，提升电力系统的安全性和可靠性做出贡献。
2. 正文2.1 GIS高压电气设备抗震性能试验设计GIS高压电气设备抗震性能试验设计是保障电力系统设备在地震发生时能够正常运行的重要环节之一。
设计合理的试验方案能够全面评估设备的抗震性能，为设备的抗震改进提供参考依据。
在进行GIS高压电气设备抗震性能试验设计时，首先需要明确试验的目的和要求。
根据国家相关标准和规范，确定试验的等级和参数，以及试验过程中的监测指标和数据采集方法。
有限元分析在电力设备设计中的应用
有限元分析在电力设备设计中的应用第一章简介有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是一种数值计算方法，用于求解复杂结构的力学、热力学、流体力学等问题。
在电力设备设计过程中，有限元分析已经得到广泛应用。
本文将会介绍有限元分析在电力设备设计中的应用，包括电动机、变压器和开关设备等领域。
第二章电动机电动机是电力设备中最重要、最普遍的一类设备。
在电动机的设计过程中，有限元分析被广泛应用。
有限元分析可以帮助设计师预测电动机的性能，以及在实际运行中可能出现的问题。
例如，通过有限元分析，可以计算电动机的电磁场分布、磁路饱和、电动力学特性等，并优化电动机的设计。
此外，有限元分析还可以用于模拟电动机的热特性。
在电动机的运行过程中，温度是一个非常重要的参数。
过高的温度可能导致设备损坏或者寿命缩短。
有限元分析可以模拟电动机的受热情况，分析不同工况下电动机的温度分布，以此来指导电动机的设计优化。
第三章变压器变压器是电力系统中的重要组成部分。
在变压器的设计中，有限元分析也得到了广泛应用。
有限元分析可以模拟变压器的电磁场分布、热特性以及机械应力等方面，从而优化变压器的设计。
在变压器的运行过程中，热问题也是一个重要的考虑因素。
变压器的工作温度对其寿命和性能有很大的影响。
有限元分析可以模拟不同工况下变压器的温度分布，指导变压器的散热设计。
此外，有限元分析还可以模拟变压器的机械应力情况。
在变压器的运输、安装和使用过程中，可能会因为外力而产生机械应力，导致变压器损坏或寿命缩短。
有限元分析可以模拟这种情况，指导变压器的设计和运行。
第四章开关设备开关设备在电力系统中也扮演着重要的角色。
例如，断路器就是一种重要的开关设备。
在开关设备的设计中，有限元分析同样得到了广泛的应用。
有限元分析可以帮助设计师分析开关设备的机械应力和热特性。
例如，断路器在断开电路的过程中，可能会因为电弧产生大量热量，导致设备损坏。
有限元分析可以模拟这个过程，指导断路器的设计和运行。
基于有限元分析的电力设备热仿真模型研究
基于有限元分析的电力设备热仿真模型研究1. 引言电力设备的热仿真模型研究对设备的可靠性和性能优化具有重要意义。
本文将基于有限元分析方法，探讨电力设备热仿真模型的研究，以及其在实际工程应用中的价值。
2. 有限元分析方法2.1 有限元分析原理有限元分析是一种以有限单元法为基础的数值计算方法，通过将复杂结构分解为多个简单的有限单元，以近似的方式来模拟实际的物理过程。
2.2 有限元分析在电力设备热仿真中的应用有限元分析在电力设备热仿真中被广泛应用，可以用于模拟电力设备内部的温度分布、热传导以及热辐射等过程，从而帮助工程师优化设备的散热设计和材料选择。
3. 电力设备热仿真模型的建立3.1 设备几何模型的建立在建立电力设备的热仿真模型时，首先需要将设备的几何形状进行建模。
可以使用CAD软件进行三维建模，或者根据设备的尺寸和形状进行简化建模。
3.2 材料参数的设定热仿真模型的准确性与材料参数的设定密切相关。
材料参数包括热导率、比热容、密度等，可以通过实验测试或者文献调研来获取。
3.3 边界条件的设定边界条件是指在热仿真模型中设定的温度边界和热流边界。
通过合理设定边界条件，可以模拟实际工况下的热传递过程。
4. 电力设备热仿真模型的求解4.1 传热方程的建立电力设备的热仿真可以根据传热方程来描述。
常见的传热方程包括热传导方程、热对流方程和热辐射方程等。
4.2 有限元离散化将传热方程进行离散化得到一组代数方程，然后通过求解这组代数方程得到设备内部的温度分布。
4.3 仿真结果分析利用有限元分析软件进行仿真计算后，可以对仿真结果进行分析，如温度分布图、热流分布图等，以评估设备的散热性能。
5. 电力设备热仿真模型的应用电力设备的热仿真模型广泛应用于实际工程中，具体包括设备散热设计优化、设备性能预测、故障诊断等方面。
5.1 设备散热设计优化基于热仿真模型的计算结果，可以评估现有的散热设计方案，并通过优化设计来提高设备的散热能力，降低温度升高对设备性能的影响。
高抗震特高压交流1000 kV避雷器瓷套和电容式电压互感器瓷套的研制
高抗震特高压交流1000 kV避雷器瓷套和电容式电压互感器瓷套的研制杨雪峰【摘要】Ultra-high voltage porcelain insulator is the most critical external insulation component of the ultra-high voltage equipment for power transmission and transformation. As a part of the research on high seismic UHV porcelain insulator organized by the State Grid Corporation of China, wet processed porcelain insulator was successfully developed for high seismic and ultra-high voltage AC 1000 kV surge arrester and CVT, enabling domestic UHV power transmission and transformation equipment to reach the seismic acceleration peak values of 0.3 g without a damping device and 0.5 g with a damping device, both meeting the requirement to resist a magnitude 8 earthquake. This paper introduces the background, main procedure, key technology and performance test relevant to the development of ultra-high voltage porcelain insulator.%特高压瓷套是特高压输变电设备最为关键的外绝缘部件.基于国家电网公司组织研制高抗震特高压瓷套的契机,应用湿法成型工艺研制成功特高压交流1000 kV避雷器瓷套和电容式电压互感器瓷套,使国产特高压输变电设备成功地在地震加速度峰值无减震装置下达到0.3 g、有减震装置下达到0.5 g的要求,全部满足抗8度地震的目标.本文介绍了特高压瓷套的研制背景、生产研制的主要内容、关键技术和性能试验.【期刊名称】《中国陶瓷工业》【年(卷),期】2018(025)001【总页数】7页(P27-33)【关键词】特高压;瓷套弯曲试验;地震台试验【作者】杨雪峰【作者单位】醴陵华鑫电瓷科技股份有限公司,湖南醴陵 412200【正文语种】中文【中图分类】TQ174.750 前言基于国家对大气污染防治和能源结构调整的需求，国家能源局分别与国家电网公司、南方电网公司签署了《大气污染防治外输电通道建设任务书》，要求在2017年前完成投产12条安全、高效、经济、环保的特高压、超高压的电力输送通道，扩大向重点区域送电规模的目标。
1000kV交流特高压变电站电气设备抗震设计研究
1000kV交流特高压变电站电气设备抗震设计研究作者：芦海波来源：《电子乐园·中旬刊》2020年第09期摘要：特高压交流变电站在电网中具有非常重要的地位，如果地震造成特高压电气设备的损坏，将造成非常大的影响。
本文研究了高烈度地震区1000kV特高压变电站电气设抗震设计，提出了在电力设备选型、电力设备基础及支架抗震设计、设备引线设计等方面的电气抗震设计措施。
关键词：特高压;变电站;抗震;研究0 引言特高压1000kV交流电网在当今社会中具有重要的地位，一旦地震中遭到破坏，就会造成严重的社会影响和难以估量的经济损失。
因此，在特高压1000kV变电站建设过程中，抗震设计不容忽视。
本文对变电站电气设备地震破坏的原因进行分析，针对变电站抗震薄弱环节，提出变电站电气抗震设计建议。
1 变电站电气设备震害原因情况及破坏特点1.1主变压器变压器是变电站中重要的设备之一，是由铁心、绕组、绝缘、引线、油箱、相应组件装配完成以后，再注入变压器油而构成。
在历次地震灾害中，主变压器是极易损部件。
主变压器的震害主要表现为：本体脱轨或倾倒、套管根部断裂、地基沉陷、漏油、其它本体附件（散热器和潜油泵等）损坏等[2]。
1.2电瓷型高压电气设备此类设备外绝缘部分一般都细长且为瓷套或瓷柱。
包括：断路器、隔离开关、电压互感器，电流互感器、支柱绝缘子、GIS套管、避雷器等。
这类设备在历次大地震中均有损坏。
震害主要为瓷柱断裂，断裂大多发生在瓷柱的根部[2]。
1.3屏柜类电气设备主要包括开关柜、配电屏、控制屏、继电保护屏及通信、交换机等设备。
这类设备震害的主要原因是未采取可靠的固定措施，使设备在地震中发生位移或倾倒。
蓄电池大多因为其浮放在支撑木架或基础平台上，导致蓄电池移位、倾倒或跌落摔坏[2]。
2 国内变电站电气设施抗震研究进展在变压器抗震研究方面，国内外学者多采用有限元分析方法研究变压器的抗震问题。
2005年郭振岩对110kV变压器进行了地震时的动力响应分析，研究结果表明结构的自振频率超过10Hz，变压器油对受力情况有较大影响[7]。
电气设备的抗震性能设计与评估
电气设备的抗震性能设计与评估在现代社会中，电气设备的广泛应用对于保障生产生活的正常运行至关重要。
然而，地震等自然灾害的发生可能会对电气设备造成严重破坏，从而影响电力供应和相关系统的正常运转。
因此，电气设备的抗震性能设计与评估成为了保障电气系统可靠性和安全性的关键环节。
电气设备的抗震性能设计是一个综合性的工程问题，需要考虑多个方面的因素。
首先，需要对电气设备所处的地震环境进行详细的调研和分析。
这包括了解该地区的地震活动历史、地震烈度分布以及可能发生的最大地震强度等信息。
通过这些数据，可以为设备的抗震设计提供基础的依据。
在材料选择方面，应优先选用具有良好抗震性能的材料。
例如，高强度的钢材、耐震的绝缘材料等。
这些材料在地震作用下能够保持较好的机械性能和电气性能，从而提高设备的整体抗震能力。
结构设计也是至关重要的一环。
合理的结构设计可以有效地分散和吸收地震能量，减少设备的损坏程度。
例如，对于柜体结构，可以采用加强筋、框架式结构等方式增加其稳定性和刚性。
对于内部的零部件，应通过合理的布局和固定方式，避免在地震中发生松动、碰撞等情况。
在电气设备的抗震性能设计中，还需要考虑设备的连接和安装方式。
连接部位应具备足够的强度和韧性，以承受地震时产生的拉力、剪力和扭矩等作用。
安装方式应根据设备的特点和使用环境进行选择，如采用地脚螺栓固定、减震支架安装等，以确保设备在地震中的稳定性。
除了设计环节，对电气设备的抗震性能评估也是不可或缺的。
抗震性能评估的方法多种多样，常见的有试验评估和数值模拟评估。
试验评估是一种直接而有效的方法。
通过在模拟地震的振动台上对电气设备进行测试，可以真实地反映设备在地震作用下的响应和性能。
在试验过程中，可以测量设备的位移、加速度、应变等参数，从而判断设备是否能够满足抗震要求。
然而，试验评估往往成本较高，且对于大型复杂的电气设备，试验难度也较大。
数值模拟评估则是利用计算机软件对电气设备在地震作用下的力学行为进行模拟分析。
GIS高压电气设备抗震性能试验研究
GIS高压电气设备抗震性能试验研究近年来，随着我国高压电气设备的广泛应用，其抗震性能的研究变得尤为重要。
为了确保高压电气设备能够在地震发生时保持正常运行，减少地震造成的损失，许多研究者开始关注高压电气设备的抗震性能，并进行了一系列的试验研究。
研究人员通常会选择几种常见的地震波进行试验，比如深圳、汶川等地震的地震波。
通过这些地震波的模拟试验，可以更加真实地模拟出实际地震中的振动情况，从而更好地评估高压电气设备的抗震性能。
然后，研究人员通常会选择一些常见的高压电气设备进行试验，比如变压器、断路器等。
这些设备在地震中的抗震性能直接关系到整个电力系统的安全稳定运行。
通过试验，可以评估设备在地震中的破坏形式和程度，进而改进设备的结构和材料，提高其抗震性能。
试验过程通常分为静态试验和动态试验两个阶段。
静态试验常用于评估设备在不同加速度下的静态承载能力。
研究人员会在试验中模拟出地震中的加速度场，并观察设备的变形情况。
动态试验则用于评估设备在地震中的动态响应特性。
研究人员会将设备放置在振动台上，模拟出地震中的振动情况，并观察设备的位移、加速度等动态参数。
根据试验结果，研究人员会对高压电气设备的结构和材料进行改进，提出相应的抗震设计措施。
这可能包括采用更坚固的材料、改进设备的结构设计、加强设备的固定等。
通过这些改进措施，可以提高设备的抗震性能，减少地震造成的损失。
GIS高压电气设备抗震性能的试验研究对于确保电力系统的安全稳定运行至关重要。
通过选取适当的地震波和设备进行试验，并根据试验结果改进设备的结构和材料，可以提高设备的抗震性能，减少地震损失。
希望随着不断的研究和实践，高压电气设备的抗震性能得到进一步提高，为电力系统的可靠运行提供更坚实的保障。
国内外电瓷型高压电气设备瓷套管连接设计比较研究
文章编号：1003-8337（2010）02-0015-06收稿日期：2009-08-30作者简介：张文强（1984—），男，硕士，主要从事钢结构电力设备抗震设计研究。
2010年第2期（总第234期）2010年4月电瓷避雷器Insulators and Surge ArrestersNo2.2010(Ser.№.234)Apr.2010国内外电瓷型高压电气设备瓷套管连接设计比较研究张文强1，郝际平1，解琦1，丁媛媛1，李萌1，林山1，张玉明2（1.西安建筑科技大学，陕西西安710055；2.西北电力设计院，陕西西安，710075）摘要：为研究我国电力设备抗震设计规范的的适用性，以中国电力设施抗震设计规范(GB50260-96)、美国变电站抗震设计推荐实施规程(IEEE Std 693-2005)和日本电气设备抗震设计指南(JEAG5003)为研究对象，对比分析了三国规范在法兰-瓷套管连接设计中的不同特点。
通过国内外抗震规范的综合对比，指出了中国电力设备抗震设计规范中存在的错误,分析了我国电气设施抗震设计中瓷套管连接设计存在的优缺点；通过借鉴国外先进的抗震设计理论,对我国的电气设备抗震设计提出了合理化建议。
关键词：高压电气设备；抗弯刚度；法兰-瓷套管连接中图分类号：TU352.1+1；TM64文献标志码：AComparative Study on Porcelain Insulators Design for High-voltageElectric Equipment at Home and AbroadXIE Qi 1，HAO Ji-ping 1，ZHANG Wen-qiang 1，DING Yuan-yuan 1，LI Meng 1，LIN Shan 1，ZHANG Yu-ming 2（1.Xi ′an University of Architecture and Technology,Xi ′an,ShanXi,710055；2.Northwest Electric Power Design Institute,Xi ′an,ShanXi,710075）Abstract ：In order to study the applicability of chinese code for seismic design of electrical e -quipment ，this paper focuses mainly on Chinese Code for seismic design of Electric Power Facilities (GB50260-96),IEEE Recommended Practice for Seismic Design of Substations (IEEE Std 693-2005)and Japan Electric Association Guideline for Seismic Measures in Electrical Facilities of Substations (JEAG5003),comparatively analyses the features and differences of the design for flange-porcelain in -sulator connection.Through comprehensive comparison of domestic and international flange -porcelain insulator connection design thoughts,this paper Points out the error which exists in Chinese Code for seismic design of Electric Power Facilities and the advantages and disadvantages of China ′s seismic de -sign for electrical facilities can be well understood in-depth;Through learning from foreign advanced seismic design theory,this paper provides the rationalization of seismic design recommendations for the revision of China ′s electrical facilities.Key words ：high-voltage electric equipment ；flexural rigidity ；flange-porcelain insulator con -nection15··0引言2008年汶川大地震中，中国的电网供电设施受到了严重破坏。
特高压变电站设备抗震设防的设计
特高压变电站设备抗震设防的设计摘要：特高压输变电工程输送功率和投资高，电气设备尺寸和重量大，在基本烈度8度以上地区的抗震设防是一个重点和难点。
我国特高压变电站、换流站工程中主要依据《电力设施抗震设计规范》GB50260-2013开展抗震设计，但在具体设计中对设备抗震设防的标准确定、参数选取、强度校核方面还存在不明确之处。
关键词：特高压；变电站设备；抗震设防；设计1导言电力系统在地震中遭到破坏，会造成很大的直接经济损失，并影响应急救灾工作和正常经济社会运行、甚至引发其他次生灾害。
在2008年汶川地震中，四川电网110kV及以上变电站中仅变压器受损统计就有渗漏40多起、移位7起、套管损坏58起；2013年四川省芦山地震中，原规划的雅安1000kV变电站站址区域的地震烈度达到了9度。
确定变电站和换流站的抗震设防标准，需要综合考虑工程重要性、地震危险性、设备制造水平以及造价等多种因素。
特高压输变电工程电压等级和输送功率高，综合投资和重要性也较高，且电压等级越高在地震中的易损性也越高。
对于基本烈度8度以上的地区其电气设备的抗震设防是一个重点和难点。
工程设计中对特高压电气设备抗震设防标准的主要按照国标《电力设施抗震设计规范》GB50260确定，国内学者也曾对中、美、日等电气设备抗震设防标准进行了讨论和对比研究。
自2013年新修订的《电力设施抗震设计规范》GB50260—2013实施以来，将原1996版的电气设备最高抗震设防水平从8度提高到了9度。
虽然在近年的特高压变电站、换流站建设中，通过采取变压器隔震、柱式设备的消能减震、复合材料套管等措施能够一定程度地提高电气设备抗震水平，然而具体工程设计中对抗震设防的标准确定、参数选取、具体计算方面还存在不明确之处。
本文通过对规范条文的解读、讨论及与国外标准的对比，针对特高压变压器、换流变套管以及本体与基础的连接两方面抗震设计中的问题展开分析，提出了几点建议。
2电气设备的设防标准和设计地震动参数为了进一步研究和明确《电力设施抗震设计规范》GB50260—2013下的电气设备设防标准，首先将其设防目标和设计地震动参数与美国《变电站抗震设计推荐规程》IEEEstd953和国际电工委员会的IEC系列标准做一个比较。
电力设施抗震设计规范
号文的要求 由电力工业部会
同有关部门共同制订的 电力设施抗震设计规范 已经有关部门会
审 现批准 电力设施抗震设计规范
为强制性国家
标准 自一九九七年三月一日起施行
本标准由电力工业部负责管理 具体解释等工作由电力工业
部西北电力设计院负责 出版发行由建设部标准定额研究所负责
组织
中华人民共和国建设部 一九九六年九月二日
工程建设标准全文信息系统
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工程建设标准全文信息系统
目录
主要符号 第一章 总 则 第二章 场 地 第三章 地震作用 第四章 选址与总体布置 第五章 电气设施
第一节 一般规定 第二节 设计方法 第三节 抗震计算 第四节 抗震强度验证试验 第五节 电气设施布置 第六节 电力通信 第七节 电气设施安装设计的抗震要求
土层剪切波速和岩土地震稳定性 滑坡 崩塌等 评价 以及对液化
地基提供液化判别 液化等级 液化深度等数据
电力设施的场地应有地基土分层实测剪切波速和土层的密度
资料 场地覆盖层厚度 可通过搜集资料分析确定
工程建设标准全文信息系统
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虑
三 三类建筑物的地震作用应按设防烈度计算 抗震措施可按
设防烈度降低 度考虑 但 度时不宜降低
第
条 架空送电线路的重要大跨越杆塔和基础需提高
度设防时 应经主管部门批准
第
条 电力设施中的电气设施和构筑物的抗震设计
除执行本规范外 尚应符合现行国家标准的规定 对电力设施中的
建筑物 其抗震设计除按本规范执行外 应按现行国家标准 建筑
基于ANSYS的大型电力变压器地震仿真分析
基于ANSYS的大型电力变压器地震仿真分析摘要：依据GB 50260-2013，GB50011-2010和Q/GDW 11132-2013标准仿真计算了变压器在地震、自重、变压器内部油压的各种可能的工况，对静力学、模态、响应谱、时程动力进行分析，对变压器承受的应力分布进行评估。
得出经验系数，地震反应谱的最大峰值加速度为水平地面加速度的2.5倍，对所有可能承受强烈地震作用力的部件，按响应谱峰值加速度进行保守的静力学计算。
关键词：ANSYS；电力变压器；地震；仿真分析；模态分析；响应谱分析；时程动力分析1 引言变压器作为变电站中的关键设备，一旦发生破坏将导致相关线路的失效，进而影响整个输配电系统的正常运行。
为了提高输配电系统的安全性，保障其在震中和震后的正常运行，进行变压器的抗震性能和减震技术的研究已经成国内外地震工程研究的重要课题之一。
本论文针对220kV大型油浸式电力变压器力学强度的有限元分析。
变压器三维模型、使用材料属性及质量信息均来自ABB变压器，计算工况源自GB50260-2013? GB50011-2010和国家电网公司企业标准 Q/GDW 11132-2013《特高压瓷绝缘电气设备抗震设计及减震装置安装与维护技术规程》。
我们主要计算变压器的主箱体、框架、散热器及主要附件的应力分布，对静力学、模态、响应谱进行分析。
通过有限元仿真计算，校验变压器强度。
《电气设施抗震设计规范》适用于抗震烈度6度至9度地区新建和扩建的电力设施的抗震设计，其中指出，变压器套管可以简化为悬臂多质点体系，并且要求计入法兰连接刚度。
该规范附则中还指出变压器的出线套管抗震设计应考虑变压器本体的动力响应放大作用，建议取 2.0，在这一点上，我国规范参考了IEEE693 标准。
同时还规定对变压器仅进行套管的抗震测试，再乘以变压器本体的动力响应放大系数。
根据以上的分析比较，变压器抗震设计主要规范对比对比结果如表1 所示。
表1 抗震设计方法对比表2 仿真软件主要使用了ANSYS Workbench 软件的前处理（pre-processing）、有限元分析模块（Static-structural/Modal/Response Spectrum）及有限元后处理模块（post-processing）。
电力设施抗震设计规范
电力设施抗震设计规范GB 50260—1996关于发布国家标准《电力设施抗震设计规范》的通知建标［1996］528号根据国家计委计综(1984)305号文的要求，由电力工业部会同有关部门共同制订的《电力设施抗震设计规范》已经有关部门会审，现批准《电力设施抗震设计规范》GB 50260—1996为强制性国家标准，自一九九七年三月一日起施行。
本标准由电力工业部负责管理，具体解释等工作由电力工业部西北电力设计院负责，出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部一九九六年九月二日主要符号作用和作用效应F EK——结构总水平地震作用标准值G eq——结构(设备)等效总重力荷载代表值S——地震作用效应(弯矩、轴向力、剪力、应力和变形)或它与其他荷载效应的基本组合M——弯矩N——轴向力抗力和材料性能R——结构(设备)构件承载力设计值K——结构(设备)构件的刚度σtot——地震作用和其他荷载产生的总应力σv——设备或材料的破坏应力几何参数H o——电气设施体系重心高度I c——截面惯性矩d c——瓷套管胶装部位外径h c——瓷套管与法兰胶装高度t e——法兰与瓷套管之间的间隙距离计算系数ζ——结构系数γRE——承载力抗震调整系数X ji——j振型i质点的X方向相对水平位移Y ji——j振型i质点的Y方向相对水平位移α——水平地震影响系数αmax——水平地震影响系数最大值μ——场地指数μg——平均剪切模量对场地指数的贡献系数μd——覆盖土层厚度对场地指数的贡献系数其他a——地面运动的时程水平加速度T——体系(结构)自振周期ω——体系(结构)自振圆频率第一章总则第1.0.1条为在电力设施的工程设计中，贯彻执行地震工作“以预防为主”的方针，使电力设施经抗震设防后，减轻地震破坏，最大限度地减少人员伤亡和经济损失，制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于抗震设防烈度6度至9度地区的新建和扩建的下列电力设施的抗震设计：一、单机容量为12MW至600MW火力发电厂的电力设施。
浅谈电气设备隔震技术
浅谈电气设备隔震技术作者：王云良来源：《中国住宅设施》 2013年第11期王云良/中国建筑标准设计研究院地震一种自然现象，常常造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。
随着人类社会的发展，建筑物的体量越来越大，也越来越高，功能越来越多，建筑物的防震的意义也越来越重大，隔震技术也越来越多的用到了建筑设计中。
隔震技术有其卓越的优势，同时，也对电气相关设备的设计有特殊的要求。
1隔震技术隔震是抗震技术的一种，“隔震”，即隔离地震。
在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层，隔离地震能量向上部结构传递。
降低上部结构的地震作用，达到预期的防震要术,使建筑物的安全得到可靠的保证。
它包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分。
隔震包括基础隔震和层间隔震。
隔震体系能够减小结构的水平地震作用，减轻结构和非结构的地震损坏。
提高建筑物及其内部设施、人员在地震时的安全性，增加震后建筑物继续使用的能力，已被理论和国内外实发地震所证实。
基础隔震技术是用水平力很“柔”的隔震元件将上部建筑与基础隔离，由于隔震层的刚度很小。
当地震发生时，隔震层将发挥“隔”的作用，承受地震动引起的位移运动，而上部结构只作近似平动。
它能有效的提高建筑物的抗震能力，目前，作为一个较为成熟的高新技术，在世界各地得到了广泛的应用。
在国内，这项技术的应用目前处于起步阶段，笔者最近参与设计的唐山新文化广场项目是国内首个采用隔震技术的超高层建筑，相信随着国内建筑市场的发展，以及人们对于抗震意识认识的提高，会有越来越多的建筑物采用这项技术。
结构设计中典型位置的原理如图所示：2隔震技术对电气专业的影响以及电气专业在采用隔震设计的建筑物中专门设计的必要通过对隔震技术的描述可以看出，隔震技术比较独特的地方在于“隔”，要想隔离地震，首先要将建筑物进行科学的分隔。
唐山新文化广场项目是按照抗震九度进行设防，地震发生的时候，隔震层上、下两部分结构会发生相对位移以达到抗震的作用。
高压电气设备隔震设计规范
T/CSEE XXXX-YYYY 高压电气设备隔震设计规范编制说明目次1 编制背景 (2)2 编制主要原则 (2)3 与其他标准文件的关系 (2)4 主要工作过程 (2)5 标准结构和内容 (2)6 条文说明 (3)1 编制背景本规范依据《中国电机工程学会关于申报“中国电机工程学会标准”2018年第一批计划项目的通知》（电机综〔2017〕252号）的要求编写。
本标准编制背景：我国尚未系统开展针对变压器、高压电抗器类电气设备的隔震设计、电气设备隔震装置安装及验收、维护等方面的研究，缺乏对电气设备进行隔震设计的统一标准和方法。
本标准编制目的：规范变电站内高压电气设备抗震性能计算及验算方法、电气设备隔震设计方法、隔震装置的安装、验收和维护等，提高我国电气设备抵御地震灾害的能力。
2 编制主要原则本标准的编制立足于工程建设，以研究结果和工程实践经验为依据；以现行规范、标准为参考；体现先进性，创新性。
3 与其他标准文件的关系本标准与相关技术领域的国家现行法律、法规和政策保持一致。
本标准不涉及专利、软件著作权等知识产权使用问题。
本标准主要参考文件：GB/T 2424.25 电工电子产品环境试验第3部分：试验导则地震试验方法GB/T 13540 高压开关设备和控制设备的抗震要求GB 18306 中国地震动参数区划图GB 50011 建筑抗震设计规范DLGJ 160 高压电气设备减震技术规定DL/T 5222 导体和电器选择设计技术规定DL/T 5352 高压配电装置设计技术规程JG 118 建筑隔震橡胶支座JGJ 360 建筑隔震工程施工及验收规范IEEE 693 变电站抗震设计推荐规程（Recommended Practices for Seismic Design of Substations）IEC/TS 61463 套管-地震评定（Bushing-Seismic Qualification）4 主要工作过程2018年01月，电力建设专委会召开团体标准立项审查会，对项目申请书进行了评审。
GIS高压电气设备抗震性能试验研究
GIS高压电气设备抗震性能试验研究
抗震性能试验是研究高压电气设备能否在地震中正常运行的重要手段之一。
通过对设备在地震作用下的工作情况进行观测和记录，可以评估设备的抗震性能。
这样的试验可以为高压电气设备的设计和改进提供必要的参考依据，同时也可以为地震后的灾害恢复工作提供重要的技术支持。
在进行抗震性能试验时，首先需要选择适当的地震波形作为试验输入。
地震波形的选择应该符合设备所处环境的地震状况，同时需要考虑到研究的目的和要求。
常见的地震波形包括历史地震记录和合成地震波形等。
接下来，需要将设备放置在震动平台上，并将地震波形通过振动台传递给设备。
通过观测设备的运行情况和输出参数，可以评估设备的抗震性能。
在试验过程中，需要注意以下几个方面。
需要确保设备和试验装置的安全可靠。
特别是在使用实际设备进行试验时，需要严格控制试验条件和试验过程，以防止意外发生。
需要记录和分析试验数据。
通过对试验数据的统计和分析，可以获得设备在地震作用下的动态响应特性和耐震性能指标。
需要对试验结果进行综合评价，并提出相应的建议和改进措施。
通过对GIS高压电气设备抗震性能的试验研究，可以为电力系统的可靠性和安全性提供重要的支持。
在未来的研究中，可以进一步探索不同地震波形、不同输入条件和不同试验方法对抗震性能的影响，以及如何提高设备的耐震能力和抗震性能。
通过这些研究，可以为我国的高压电气设备抗震设计和抗震标准的制定提供理论和实践上的依据，提高设备的安全性和稳定性，减少地震灾害对电力系统的影响。
支柱绝缘子
基本信息
电力系统中，棒形瓷支柱绝缘子被广泛使用在母线和隔离开关中。在长期的运行过程中，机械、热、电、环 境等多因素的综合作用使绝缘子用瓷不可避免地发生各种物理、化学变化，从而引起电气性能、机械强度等随运 行时问的增加而逐步下降，发热、放电、发光等特征将伴随性能下降过程同步出现。
绝缘子特点
绝缘子特点
③制造质量问题。瓷支柱绝缘子由于其本身工艺复杂、设备条件、原材料质量问题等限制，制造难度很大。 原国家电力公司发输电运营部高压支柱瓷绝缘子事故调查工作小组在大量调研的基础上，按技术原因统计瓷支柱 绝缘子的事故情况，得出造成支柱瓷绝缘子断裂，产品质量原因占大多数的结论。
断裂事故特点分析
断裂事故特点分析
由于制造过程中的工艺和配方等问题，容易在陶瓷内部形成微裂纹、吸湿性气孔，并可能会造成内部应力的 不均衡。局部应力集中将加大微裂纹，水分通过裂纹、气相中的贯通孔侵入瓷体，吸湿性气孔为水分子提供了驻 足空间。水与玻璃相发生应力诱导化学反应，从而诱发裂纹的缓慢扩展。工频电压工况下，水分子在转向极化过 程中相互摩擦，分子运动剧烈区域产生的热量将引起绝缘子局部出现明显的温升。
绝缘子作用
绝缘子作用
高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体,它是为了增加爬电距离的,通常由玻璃或陶瓷或橡胶制成,就 叫绝缘子。为了防止浮尘等污秽在绝缘子表面附着,形成通路被绝缘子两端闪络击穿,即爬电.故增大表面距离,即 爬距,沿绝缘表面放电的距离即泄漏距离叫爬距.爬距=表面距离/系统最高电压.根据污秽程度不同,重污秽地区一 般采用爬距为31毫米/每千伏。 零值绝缘子指的是在运行中绝缘子两端的电位分布接近零或等于零的绝缘子。 零值或低值绝缘子的影响：线路导线的绝缘依赖于绝缘子,由于制造缺陷或外界的作用,如：绝缘子表面过脏，雷 击等。绝缘子的绝缘性能会不断劣化,当绝缘电阻降低或为零时称为低值或零值绝缘子.。绝缘子是光滑的，可以 减少电线之间的容抗作用，以减少电流的流失。
高压开关的抗冲击和抗振动能力分析
高压开关的抗冲击和抗振动能力分析高压开关作为电力系统中重要的设备，在电力传输和配电系统中起着至关重要的作用。
为了保证其正常运行和可靠性，必须对其抗冲击和抗振动能力进行分析和评估。
本文将探讨高压开关在面对冲击和振动时的性能表现，并提出相应的解决方案，以提高高压开关的稳定性和可靠性。
首先，我们将从抗冲击能力方面开始分析。
高压开关在运行过程中可能会受到外部冲击力的影响，如雷击、短路、爆炸等。
这些冲击力可能会对高压开关的整体结构和内部元件造成损坏，导致开关的失效和系统的故障。
为了解决这个问题，高压开关需要具备良好的结构刚度和材料强度，以抵抗外部冲击的影响。
其次，我们将从抗振动能力方面进行分析。
在电力系统中，振动是不可避免的，特别是在设备运行时。
这些振动可能会对高压开关的正常工作和性能造成影响。
振动可能会导致接触不良、接线松动、内部元件错位等问题，从而影响开关的工作可靠性。
因此，高压开关需要具备良好的振动吸收和抑制能力，以减少振动对开关的负面影响。
为了提高高压开关的抗冲击和抗振动能力，可以从以下几个方面考虑：1. 结构设计：采用合理的结构设计可以提高高压开关的结构刚度。
例如，增加连接件的数量和改进连接方案，增加强化部件的数量和厚度，使得高压开关能够更好地抵抗外部冲击。
此外，采用抗震设计，如增加减震装置、减震垫等，可以有效降低振动对开关的影响。
2. 材料选择：选择合适的材料对提高高压开关的抗冲击和抗振动能力至关重要。
优质的材料应具备耐腐蚀、耐高温、抗摩擦等特性。
此外，材料应具备较高的强度，以确保在承受冲击或振动时不会变形或破裂。
3. 内部元件设计：高压开关的内部元件设计也是提高其抗冲击和抗振动能力的关键。
如合理安排内部元件的布置和固定方式，使用缓冲材料或减震结构来保护内部元件免受外部冲击和振动的影响。
4. 防护措施：除了在设计阶段注重抗冲击和抗振动性能外，采取一些适当的防护措施也是非常重要的。
例如，增加绝缘层的厚度，采用可靠的绝缘材料，以防止冲击和振动对绝缘层的破坏。
±800kV特高压直流旁路开关地震易损性分析
±800kV特高压直流旁路开关地震易损性分析发布时间：2022-11-15T08:44:58.524Z 来源：《中国电业与能源》2022年第13期作者：郭冬青[导读] 特高压直流旁路开关是换流站中的关键设备,为评估某±800kV特高压旁路开关的抗震性能,文中建立了旁路开关设备的有限郭冬青国网山西省电力公司超高压变电公司山西太原 030000摘要:特高压直流旁路开关是换流站中的关键设备,为评估某±800kV特高压旁路开关的抗震性能,文中建立了旁路开关设备的有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,确定设备抗震薄弱位置和关键响应,采用对数正态分布拟合旁路开关不同损伤状态下的易损性曲线?从而开展±800kV特高压直流旁路开关地震易损性分析?关键词:旁路开关;地震响应;失效判据;易损性分析随着中国经济建设快速发展,东南沿海地区对电力能源的需求日益增长,而中国能源供应区位于西部,因此形成了西电东送计划?为减少输电过程中的能源损耗,特高压输电应运而生?西南部电力能源供应区位于地震断裂带附近,在电力传输范围内存在地震多发区域,因此需要对电力输送的安全性能进行重点关注?变电站设备种类数量众多,已有学者对变电站设备进行了抗震研究,在此基础上有学者研究了减隔震技术在电气设备的应用?直流旁路开关外部采用的复合材料是脆性材料,材料强度低,同时设备结构形式细长,质量大,导致地震时直流旁路开关根部承受较大的弯矩,瓷套管易因强度不足而断裂?因此对直流旁路开关在地震作用下的性能研究很有必要? 1旁路开关有限元模型±800kV直流旁路开关主要由钢支架?控制柜?支柱绝缘子?均压电容器及断续器所组成,整体结构呈T型?旁路开关总高15m,水平宽度约为6.4m,总重2.1t,其重心高度约为9m?设备钢支架高4m,采用角钢和扁钢用螺栓拼接而成?设备的支柱绝缘子及悬臂绝缘子均为外径约280mm的空心复合绝缘子,其玻璃钢套筒弹性模量为16GPa?采用有限元软件Abaqus对该±800kV带支架旁路开关进行仿真建模?其中钢支架采用B31线性梁单元建立,控制柜?空心复合绝缘子?金属法兰及均压电容器均采用S4R缩减积分壳单元建立?旁路开关内部的电气设备等非结构构件只起荷载作用,对承载力无贡献,且建模较为困难,所以进行简化,采用非结构质量单元,附加在结构单元上?由于连接强度较大,控制柜与连接板和金属法兰之间?玻璃钢套筒与金属法兰之间均采用刚接连接?有限元模型的阻尼采用瑞利阻尼,根据依据IEEE693—2018标准,结构阻尼比设置为2%[26],换算瑞利阻尼得到系数α,β分别为0.0743和0.0037?2模态分析对±800kV带支架的旁路开关有限元模型进行了模态分析,得到其自振频率和模态振型?旁路开关的前5阶自振频率见表1,旁路开关基频较低,仅为0.38Hz?表1旁路开关前5阶自振频率旁路开关的前5阶振型,前2阶为平动振型,第3阶为扭转振型,4?5阶为平动振型?旁路开关是T型支柱式设备,刚度小,基频较低,与地震卓越频率相近,易发生破坏?因此需要选择典型地震波进行抗震时程计算以确定旁路开关抗震薄弱点,并进一步分析易损性? 3地震响应分析3.1地震波的选取对±800kV带支架旁路开关设备有限元模型进行抗震计算时,本研究分析的旁路开关位于8度设防地区,设计时应采用9度设防,设计基本地震加速度为0.4g,场地类别为Ⅱ类,场地特征周期0.45s?根据规范IEEE693—2018要求,选取符合场地需求谱的地震波在模型基底输入,文中选取ElCentro波?Landers波和新松波,其中ElCentro波和Landers波均为天然波,新松波为人工波?分析时,地震波采用三向输入,根据建筑设计抗震规范,三向加速度比值分别为1∶0.85∶0.65,加速度峰值为0.4g?旁路开关的基本周期为2.65s,可以看出,在旁路开关结构基本周期附近,3条波均可以包络需求谱?3.2应力响应分析±800kV旁路开关质量集中在上部,重心较高,且支柱绝缘子较为细长,支柱绝缘子根部在地震作用下易产生较大应力而超过材料极限强度发生破坏?当输入地震动PGA=0.4g时,旁路开关支柱绝缘子根部最大应力见表3?地震作用下支柱绝缘子根部应力较高,平均应力值为56.4MPa,根据厂家提供的资料,支柱绝缘子的最大机械荷载(MML)为23.5kN,由此计算出根部极限应力[S]为84.5MPa?表3列出了旁路开关绝缘子根部应力响应峰值及应力/极限强度值?可以看出,在3条地震动作用下旁路开关根部绝缘子应力/强度值均大于0.64,地震PGA较大时根部应力会超出绝缘子材料强度极限而产生破坏,所以地震中旁路开关支柱绝缘子根部是薄弱位置,在易损性研究中应当重点关注?3.3位移响应分析实际换流站中,旁路开关通过导线与临近设备相连接,因其15m的自身高度和9m的重心高度,在地震作用下易产生较大的顶部位移,若地震作用下旁路开关与临近设备间相对位移过大,可能引起牵拉破坏?在3条地震动作用下旁路开关顶部均产生了较大位移,在ElCentro波作用下位移/极限位移值达到0.85,地震PGA较大时会发生牵拉破坏,所以顶部位移在易损性研究中应当重点关注?3.4支架地震响应的加速度放大系数《电气设施抗震规范》要求:当电气设备有支承结构时,应充分考虑支承结构的动力放大作用?由于旁路开关的支架结构不是无限刚性,其动力特性会对旁路开关的响应产生影响,所以需要考虑支架对旁路开关设备地震响应的放大作用?为研究各个方向结构的加速度放大效果,应采用加速度峰值放大系数βmax,其定义为某点加速度相应峰值amax与地面输入加速度峰值ag,其表达式为：βmax=amax/ag其中加速度峰值单位为m/s2,从表3中可以看出,当输入地震动PGA=0.4g时,3个方向上支架对旁路开关结构的加速度响应都有明显的放大作用?因此,在进行旁路开关设备抗震计算?设计时应考虑到支架的影响? 4旁路开关地震易损性分析4.1地震波选定从美国太平洋地震动研究中心(PEER)数据库中选取了30组Ⅱ类场地天然地震动,地震动反应谱尽量与需求谱拟合,平均反应谱可以在平台段包络住需求谱,满足规范要求?4.2损伤指标选定从地震响应分析中可以看出,旁路开关存在2个抗震薄弱环节,即根部绝缘子材料强度破坏及顶部位移过大造成的牵引破坏?极限破坏准则为地震响应达到材料极限强度,由于抗震设计时设立了安全系数,在易损性研究中应当考虑安全系数,为此文中考虑IEEE标准2018版给定容许应力为材料极限的50%?根据厂家提供的资料,支柱绝缘子的最大机械荷载maximummechanicalload(MML)为23.5kN,由此计算出根部极限应力为84.5MPa,顶部位移限值为0.7m?文中考虑了2种损伤状态:严重损伤状态和极限破坏状态,损伤状态指标分别相当于极限应力/极限位移的50%和100%?4.3地震易损性分析将所选30组地震动仍按照规范以1∶0.85∶0.65作为三向地面峰值加速度比例调幅,主震方向的加速度峰值以步长为0.05g划分,标准化至0.05g~1.2g,输入有限元软件计算得到结构响应结果?表2800kV旁路开关损伤状态量化指标通过式(2)分别计算各PGA对应的旁路开关失效概率：P=nN×100%(2)式(2)中:n为使旁路开关失效的地震动数量;N为地震动总数量即30;P为失效概率?在加速度峰值为0.4g的中等强度地震作用下,强度方面出现严重损伤和极限破坏的概率分别是73.3%和50%,变形方面出现严重损伤和极限破坏的概率分别是73.3%和50%?在加速度峰值为0.8g的中等强度地震作用下,强度方面出现严重损伤和极限破坏的概率分别是90%和73.3%,变形方面出现严重损伤和极限破坏的概率分别是86.7%和73.3%?5结论文中以某±800kV直流旁路开关为研究对象,利用有限元软件Abaqus建立模型进行动力特性分析及地震响应分析,得到以下结论: 1)旁路开关设备基频较低且重心较高,在地震作用下存在两处薄弱环节:支柱绝缘子根部应力超限及旁路开关顶部位移过大导致的导线牵拉破坏?2)随着PGA增大,旁路开关失效模式发生变化,当PGA>0.2g时,根部绝缘子应力失效概率超过顶部位移失效概率?参考文献:[1]朱金涛,辛业春.柔性高压直流输电仿真技术研究方法综述[J].智慧电力,2021,49(3):1-11.[2]丁汉林,郭明登,毛文喜,等.高压直流输电用饱和电抗器及接头发热问题研究[J].变压器,2020,57(11):27?32.[3]马娜,陈亮,鲁方林,等.基于改进人工鱼群算法的配电站三维空间的传感器优化布置[J].电力科学与技术学报,2021,36(1):145?151.。
特高压瓷绝缘电气设备抗震设计及减震装置安装 与维护技术规程
特高压瓷绝缘电气设备抗震设计及减震装置安装与维护技术规程1. 设计要求1.1 设计基本原则：(1) 抗震设计应满足国家有关规定。
(2) 采用钢筋混凝土抗震结构。
(3) 设备应满足零部件高强、高刚度、耐震性好的要求。
1.2 设计参数(1) 设计加速度：设备抗震设计应按照地震烈度、地形地貌、地质结构、工程地质特点以及设备的技术特点等因素综合考虑，选取符合国家有关规定的设计加速度值。
(2) 设计反力：在设计地震作用下，设备受到地震作用产生的负荷，反力大小应符合国家有关规定。
(3) 设计位移：设备在地震作用下所产生的位移应小于零件间的结构间接触限制。
2. 抗震设计2.1 设计计算(1) 设备受到地震作用产生的负荷，应根据设备的结构特点、产生效应的力和震动载荷计算反力，计算反力值应满足设备承受的荷载极限状态。
(2) 设计计算中考虑设备内部的相互作用，以确保抗震设计的合理性和精确性。
2.2 设计措施(1) 设计抗震支撑和支架，保证设备在地震作用下的稳定性。
(2) 设计设备内部的减震、消能系统，减轻地震载荷对设备和结构的影响。
(3) 设计设备的地震误差控制系统，及时修正地震作用下由设备本身或周围环境因素所引起的误差。
3. 减震装置安装和维护3.1 安装要求(1) 减震装置应按照设计要求安装，保证其正确、稳定、可靠。
(2) 减震装置的固定应有必要的间隙，以确保其能在地震作用下正常工作。
(3) 减震装置的拉杆、膨胀螺栓、连接钩等应根据设计规定或制造厂家提供的说明进行连接。
3.2 维护要求(1) 减震装置应定期检查、维护，避免因维护不当而失效。
(2) 减震装置的耐震性能检测应按照规定周期进行，确保减震效果符合设计要求。
(3) 减震装置发现故障时应及时更换或修复，确保地震时减震装置正常工作。
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既是对试验结果 电力设施在地震作用下的地震响应， 的对比验证， 也可由此提出合理有效的有限元分析模 型， 对其他类型的电力设施的抗震性能进行研究。
Tab. 1
输入波形地 震加速度 / g
表 1 避雷器支架和设备顶部绝对加速度最大值与放大系数 Absolute maximum acceleration and amplification coefficient at top of arrestor bracket and equipment
电瓷型高压电气设备的抗震试验及有限元分析
张军， 齐立忠， 李科文， 陈大斌
（ 国网北京经济技术研究院， 100052 ） 北京市，
Shock Test and Finite Element Analysis of Porcelain Highvoltage Electrical Equipment
ZHANG Jun， QI Lizhong， LI Kewen， CHEN Dabin
图7 FiFE model of 220kV arrestor
2．2
2
2．1
有限元分析
计算模型 利用 ANSYS 有限元程序， 计算分析不同类型的
动力特性分析 centro 波（ 南北） 前 30 s， 选取 EL然后根据所需 centro 波 做 出 调 整。 的最大 加 速 度 值 不 同 对 EL-
220 kV避雷器支架结构分别采用 250 mm × 6 mm 及 300 mm × 6 mm 两种不同直径的钢管， 故模型共 BLQ － 300 。 有 2 个： BLQ － 250 、 避雷器支架和设备顶部绝对加速度最大值详 见表 1 ， 避雷器下部瓷套管根部应变最大值详见表 2 。表中均有试验对比数据。
（ State Power Economic Research Institute， Beijing 100052 ， China） ABSTRACT： It is shown from the investigation of earthquake damages that the porcelain highvoltage electrical equipment in the power grids engineering is seriously damaged after the earthquake． Based on an investigation of the power grid damages in an earthquake， shaking table tests and finite element analysis （ FEA） are conducted of the porcelain highvoltage electrical equipment in order to assess the applicability of the existing aseismatic design standards for electric power establishment． On the precondition of technical and economic rationality， some applicable aseismatic measures are proposed for better guiding engineering design． In addition，some suggestions are also proposed on improving the aseismatic equipment． KEYWORDS： porcelain highvoltage electrical equipment； seismic resistance； shock test； aseismatic design standard； aseismatic measures 摘要：地震灾害调查资料显示， 电瓷型高压电气设备在电网工程 中破坏严重。结合震后电网受损情况的调研， 对电瓷型高压电 评价目前电力设施抗震 气设备进行振动台试验及有限元分析， 设计标准的适用性， 在技术经济合理的前提下， 提出了在工程建 设中切实可行的抗震措施， 使其能更好地指导工程设计。同时， 提出了提高电瓷型高压电气设备抗震能力的建议。 关键词：电瓷型高压电气设备； 抗震； 振动试验； 抗震设计标 准； 抗震措施 doi： 10. 3969 / j． issn. 10007229. 2011. 07. 002 capabilities for porcelain highvoltage electrical
图3 Fig. 3
原型人工波的加速度时程曲线 prototype artificial wave
Timehistory curve of acceleration for
试验分析 4 个模型一起安装到振动台台面上， 对振动台
输入振动波， 震动烈度为 7 度多遇至 9 度罕遇， 并将 相近的情况进行归并， 加速度取值分别为： 0. 035 g、 0. 1 g、 0. 2 g、 0. 4 g、 0. 62 g， 期间利用白噪声进行扫 频检查结构内部是否破坏。 在试验过程中， 随着输入地震波量级的增大， 设备 发生的晃动越来越明显， 但根据频谱分析， 模型的自振 频率变化不大， 表明模型内部刚度并未明显下降。4 个 模型中避雷器模型的晃动较绝缘子明显， 其中以 BLQ － 250 模型的反应最为强烈。试验进行到输入的地震 BLQ － 250 模型从瓷座根 烈度达到 9 度罕遇 Taft 波时， ， 部发生断裂 故实际试验只进行到此次工况为止。 2 组模型在不同工况作用下， 支架顶部加速度峰 值的对比见图 4 ～ 5， 可以看出输入 3 条地震波各模型 动力响应趋势一致， 但每条波对应的加速度峰值有所 不同。 由试验结果可以看出： 采用 250 mm × 6 mm 支 架形式的电气设备试验时顶部的放大系数要比采 用 300 mm × 6 mm 支架形式大， 前者约为后者的 1. 1 ～ 1. 2 倍， 说明刚度较大， 加速度放大系数较小。 图 6 为试验的现场破坏现象。
图4 Fig. 4
JYZ － 250 和 JYZ － 300 支架顶部加速度峰值对比 Comparison between peak accelerations at top of JYZ － 250 and JYZ － 300 brackets
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电
力
建
设
第 32 卷
Beam188 本文计算模型采用 Beam188 梁单元， 单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构 ， 该单
［6 ］ 元基于铁木辛哥梁结构理论 ， 并考虑了剪切变形 的影响。建立的220 kV避雷器的有限元模型同样采
用由西安 西 电 避 雷 器 有 限 责 任 公 司 生 产， 型号为 Y10W5 － 204 /532W 的 220 kV 氧化锌避雷器。如图 7 所示， 梁单元 Beam188 以实体的形式显示， 单元总 数为 50 个。
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第 32 卷 第 7 期 2011 年 7 月 文献标志码：A
电 力 建 设 Electric Power Construction
7229 （ 2011 ） 07-0006-05 文章编号：1000-
Vol. 32 ， No. 7 2011 Jul，
TU 352. 1 中图分类号：TM 63 ，
［1 ］ 我国发生了 10 几 很广 。自 20 世纪 60 年代以来， 特别是 2008 年 次对电气设备造成较大震害的地震 ， 5 月 12 日， 四 川 汶 川 发 生 的 8. 0 级 地 震 对 电 网 设 ［2 ］ 备、 设施造成重大损失 。 震后调研情况显示断路器、 避雷器、 隔离开关、 互 感器等电瓷型高压电气设备的破坏率非常高， 是变电 站功能失效的主要因素； 另外， 这些破坏数量多， 范围 遍布各个电压等级， 十分典型。地震所造成的电气 广， 设备倾斜或跌落。 设备损伤主要表现为绝缘瓷瓶断裂、 目前国内电气设备抗震研究较少， 因此对电瓷型高压
分别为： EL震波作为模拟地震振动台台面输入波， centro 波（ NS） 、 Taft 波 （ EW ） 和上海人工地震波 2 （ 简称人工波） 。 ELcentro 波 是 1940 年 5 月 18 日 美 国 加 州 Imperial Valley 地 震 记 录 的 加 速 度 时 程，持 时 53. 73 s， 适合 Ⅱ 类场地土， 它是广泛应用于结构试 验及地震反应分析的经典地震记录。 试验中选取 NS 分 量 作 为 台 面 输 入， 峰 值 加 速 度 为 341. 7 cm / s2 。 Taft 波是 1952 年 7 月 21 日美国 California 地震 记录的加速度时程， 持时 54. 38 s， 场地土属 Ⅲ 类， 试 W 分量作为台面输入， 峰值加速度为 验中选取 E2 175. 9 cm / s 。 上海人工地震波 2 ， 由上海市建筑抗震设计规 程提供， 是适合上海Ⅳ类场地的人工拟合地震波。 各条原型地震波的加速度时程曲线见图 1 ～ 3 所示。 1．3
250 mm × 6 mm 支架避雷器 位置 计算结果 加速度 / g 放大系数 1. 84 5. 31 1. 85 5. 30 1. 84 5. 30 1. 84 5. 30 1. 84 5. 30 试验结果 加速度 / g 0. 071 0. 196 0. 167 0. 584 0. 388 1. 130 0. 905 2. 330 1. 510 2. 860 放大系数 1. 78 4. 90 1. 53 5. 36 1. 77 5. 16 2. 01 5. 18 2. 26 4. 29 300 mm × 6 mm 支架避雷器 计算结果 加速度 / g 0. 057 0. 148 0. 163 0. 423 0. 324 0. 846 0. 652 1. 694 1. 010 2. 621 放大系数 1. 63 4. 22 1. 63 4. 23 1. 62 4. 23 1. 63 4. 23 1. 63 4. 22 试验结果 加速度 / g 0. 060 0. 159 0. 161 0. 399 0. 383 0. 849 0. 808 1. 850 0. 995 2. 320 放大系数 1. 50 3. 98 1. 48 3. 66 1. 75 3. 88 1. 80 4. 11 1. 49 3. 48