【摘要】：為研究用于電氣設(shè)備金屬減震器的力學(xué)性能和減震效果,進(jìn)行了單個(gè)減震裝置的拉壓循環(huán)加載試驗(yàn)和加裝減震裝置的1 000 kV避雷器振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示金屬減震裝置的本構(gòu)關(guān)系符合Wen模型,表現(xiàn)出良好的耗能特性。在地震臺(tái)試驗(yàn)中,減震裝置的應(yīng)用使設(shè)備基頻從1.61 Hz降低至1.22 Hz,阻尼比由1.73%增大至4%,改善了設(shè)備的動(dòng)力特性。在0.4×9.8 m/s2等級(jí)地震荷載下設(shè)備應(yīng)力為22.6 MPa,安全系數(shù)為2.0,減震裝置對(duì)應(yīng)力的減震率達(dá)60%,顯著提高了設(shè)備的地震安全性。金屬減震裝置通過金屬芯體的塑性變形耗散地震動(dòng)能量,減小地震響應(yīng)從而提高了設(shè)備的抗震性能,為1 000 kV電氣設(shè)備應(yīng)用于我國高抗震設(shè)防烈度區(qū)提供了技術(shù)支撐。
【圖文】：

芾灼髯芨?1m，瓷套外徑510mm，內(nèi)徑400mm，設(shè)備總重7150kg。金屬減震器在設(shè)備底部環(huán)向排列，減震器屈服前剛度60kN/mm，屈服后剛度為屈服前剛度的1%。2.2試驗(yàn)工況與測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)主要工況為白噪聲工況、0.2ag等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程波工況和0.4ag等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程波工況(ag=9.8m/s2為重力加速度)，首先在未加裝金屬減震器的設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)，加裝減震裝置后再次進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試減震裝置的減震效果。在試驗(yàn)的最后，進(jìn)行大震(0.4ag等級(jí)的試驗(yàn))，測(cè)試減震設(shè)備在大震下的抗震性能。圖3Wen滯回模型Fig.3Wenhysteresismodel圖41000kV避雷器振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)Fig.4Shakingtabletestof1000kVsurgearrester圖4中標(biāo)有試驗(yàn)的測(cè)量裝置，包括電阻應(yīng)變片和加速度傳感器。其中電阻應(yīng)變片布置于每節(jié)瓷套底部，對(duì)稱布置；加速度計(jì)布置于臺(tái)面、設(shè)備連接法蘭處和設(shè)備頂端。分析中主要關(guān)注設(shè)備底部瓷套應(yīng)力和設(shè)備頂部的加速度響應(yīng)。2.3輸入地震波形圖5是1.4×0.2ag標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程波的時(shí)程曲線，此處的1.4是由于試驗(yàn)中設(shè)備未帶支架，從而考慮支架的動(dòng)力放大效應(yīng)為1.4倍。3振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果及分析圖6是試驗(yàn)需求譜(requiredresponsespectrum,

芾灼髯芨?1m，瓷套外徑510mm，內(nèi)徑400mm，設(shè)備總重7150kg。金屬減震器在設(shè)備底部環(huán)向排列，減震器屈服前剛度60kN/mm，屈服后剛度為屈服前剛度的1%。2.2試驗(yàn)工況與測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)主要工況為白噪聲工況、0.2ag等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程波工況和0.4ag等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程波工況(ag=9.8m/s2為重力加速度)，首先在未加裝金屬減震器的設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)，加裝減震裝置后再次進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試減震裝置的減震效果。在試驗(yàn)的最后，進(jìn)行大震(0.4ag等級(jí)的試驗(yàn))，測(cè)試減震設(shè)備在大震下的抗震性能。圖3Wen滯回模型Fig.3Wenhysteresismodel圖41000kV避雷器振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)Fig.4Shakingtabletestof1000kVsurgearrester圖4中標(biāo)有試驗(yàn)的測(cè)量裝置，包括電阻應(yīng)變片和加速度傳感器。其中電阻應(yīng)變片布置于每節(jié)瓷套底部，對(duì)稱布置；加速度計(jì)布置于臺(tái)面、設(shè)備連接法蘭處和設(shè)備頂端。分析中主要關(guān)注設(shè)備底部瓷套應(yīng)力和設(shè)備頂部的加速度響應(yīng)。2.3輸入地震波形圖5是1.4×0.2ag標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程波的時(shí)程曲線，此處的1.4是由于試驗(yàn)中設(shè)備未帶支架，從而考慮支架的動(dòng)力放大效應(yīng)為1.4倍。3振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果及分析圖6是試驗(yàn)需求譜(requiredresponsespectrum,

李圣，盧智成，邱寧，等：加裝金屬減震裝置的1000kV避雷器振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究1743圖5試驗(yàn)輸入地震波Fig.5InputseismicwaveRRS)與臺(tái)面譜(testresponsespectrum,TRS)的對(duì)比，可見臺(tái)面譜共振平臺(tái)段的譜值和周期范圍與需求譜一致，臺(tái)面譜的高頻段和低頻段與需求譜也較為接近。由此可見，地震臺(tái)試驗(yàn)的輸入是準(zhǔn)確有效的。3.1白噪聲工況該工況試驗(yàn)輸入0.05ag白噪聲加速度波形，得到試驗(yàn)結(jié)果和分析如下：1）未加減震裝置設(shè)備的基頻為1.61Hz(5T=3.1s,T為1階自由振動(dòng)周期)，阻尼比較小，為1.73%，振動(dòng)衰減曲線見圖7(a)。2）加裝金屬減震裝置后，設(shè)備基頻為1.22Hz(5T=4.1s)阻尼比有所增大達(dá)到近4%，振動(dòng)衰減曲線見圖7(b)。減震裝置的在降低設(shè)備頻率的同時(shí)，增加了體系的阻尼，從而有利于減小設(shè)備的地震響應(yīng)。注意到白噪聲工況輸入的加速度幅值較小(0.05ag)，此時(shí)環(huán)向排列的減震裝置中進(jìn)入塑性狀態(tài)的較少，在地震波工況中阻尼效果將更為明顯。3.20.2ag等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程輸入工況該工況試驗(yàn)輸入1.4×0.2ag標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程波，得到試驗(yàn)結(jié)果和分析如下：1）試驗(yàn)得到非減震設(shè)備和減震設(shè)備的底部節(jié)瓷套應(yīng)力響應(yīng)曲線如圖8(a)所示，非減震設(shè)備底部瓷套最大應(yīng)力為31.6MPa，減震設(shè)備底部瓷套最大應(yīng)力為12.28MPa，瓷套應(yīng)力的減震率為61.1%。2）試驗(yàn)得到非減震設(shè)備和減震設(shè)備的頂部絕對(duì)加速度響應(yīng)曲線如圖8(b)所示，非減震設(shè)備頂部絕對(duì)加速度最大值為1.04ag，減震設(shè)備頂部絕對(duì)加速度最大值為0.38ag，設(shè)備頂部絕對(duì)加速度的減震率為63.5%。試驗(yàn)結(jié)果可見，試驗(yàn)采用的金屬減震裝置對(duì)圖6需求譜與臺(tái)面譜的對(duì)比Fig.6ComparisonbetweenRRSandTRS圖7振動(dòng)衰減曲線Fig.7Vibrationattenuationcurves1000kV避雷器在0.2ag地震荷載下的減?

【參考文獻(xiàn)】

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