本發(fā)明涉及一種擺式減震裝置，具體涉及一種高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置，屬于電氣元件固定裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

地震災(zāi)害具有突發(fā)性和毀滅性，嚴(yán)重威脅著人類的生命和財產(chǎn)安全。瓷柱型電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中應(yīng)用得非常廣泛，且隨著電力工業(yè)的發(fā)展，輸變電設(shè)備的等級越來越高，高壓電氣設(shè)備尤其是超高壓直流輸變電設(shè)備越來越和細(xì)柔，頂部質(zhì)量越來越大，對其抗震性能的要求更高。國內(nèi)外的歷次強(qiáng)震中瓷柱型電氣設(shè)備震害均非常嚴(yán)重，確保瓷柱型電氣設(shè)備在地震作用下正常工作對保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行至關(guān)重要。

瓷柱型電氣設(shè)備地震中的損壞形式主要是絕緣子端部拉斷和漏油。針對這一情況問題，國內(nèi)外很多學(xué)者采取了不同的措施來提高其抗震性能。有的通過拉線加固等措施來提高側(cè)向剛度，有的在下部支架處設(shè)置金屬阻尼器來耗散地震能量，有采用基底隔震技術(shù)將地震動輸入與電氣設(shè)備隔離的，亦有使用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震技術(shù)的；但上述裝置在實際使用中仍然存在很多問題，減震效果不理想，有待進(jìn)一步地改進(jìn)。

下面具體分析本發(fā)明與傳統(tǒng)瓷柱型電氣設(shè)備減震方法比較的優(yōu)點?，F(xiàn)有方法主要有拉線式減震方法、金屬阻尼器減震方法、基底隔震技術(shù)減震方法、絕緣全封閉式組合電器配電裝置減震方法、多重環(huán)式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震裝置。

(1)拉線式減震方法：本發(fā)明為靜力加固法。通過增加多余約束來提高設(shè)備抵抗水平地震力的能力。本發(fā)明原理簡單清晰，但這種加固方式在地震中容易在拉桿或拉線固定部位發(fā)生損壞，形成新的薄弱環(huán)節(jié)，同時因為拉線的安裝方式和電氣絕緣的要求，本發(fā)明對空間要求大。

(2)鉛合金減震器減震方法：通過安裝鉛合金阻尼減震器，改變設(shè)備的頻率、增加設(shè)備的阻尼，降低設(shè)備的地震反應(yīng)。目前該方法在國內(nèi)已有一些應(yīng)用，張雪松在文章《安裝新型鉛減震器的220kV斷路器振動臺試驗》給出了這種減震器的振動臺試驗結(jié)果，結(jié)果表明新型鉛合金減震器可以降低斷路器頂部的加速度和位移，底部瓷套管最大應(yīng)變可以減少50％以上。但該方法對于長周期成分豐富的地震動以及含速度脈沖的近場地震動這兩類特殊地震動的減震效果相對較弱。

(3)全封閉式組合電器配電裝置(GIS)減震方法:與常規(guī)配電裝置不同，GIS將斷路器、隔離開關(guān)、快速或慢速接地開關(guān)、電流互感器、避雷器、母線等元件通過封閉式組合，加裝在一個充滿一定壓力的SF6氣體的倉內(nèi)，電氣絕緣可依靠倉內(nèi)SF6氣體保證，SF6氣體同時也起滅弧介質(zhì)的作用。本發(fā)明的優(yōu)越性很多，占地面積小，設(shè)備布置重心低，在國內(nèi)外也應(yīng)用的越來越多。但GIS前期投資大，是分散式元件投資的30-40倍；且GIS組合電器一旦發(fā)生故障，后果要比敞開式變電站嚴(yán)重得多；同時，四氟化硫氣體的泄露也會造成相應(yīng)的環(huán)境等問題。

(4)基礎(chǔ)隔震方法：通過改變設(shè)備支撐條件，延長設(shè)備的自振周期，避開地震動的卓越周期段，從而降低上部設(shè)備在地震動作用下的動力響應(yīng)。本發(fā)明在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有大量的應(yīng)用實例，技術(shù)成熟。但這種方法對高聳瓷柱型電氣設(shè)備存在兩個缺點，高聳瓷柱型電氣設(shè)備本身的自振頻率就已經(jīng)比較小了，隔震之后的減震效果不明顯?；A(chǔ)隔震更適用于剪切型破壞的建筑結(jié)構(gòu)，對彎曲型破壞的高聳瓷柱型電氣設(shè)備效果較差。

(5)基于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器原理的瓷柱型電氣設(shè)備減震裝置：本發(fā)明采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器原理，優(yōu)點是成本低，原理清晰，不像基礎(chǔ)隔震一樣增加上部位移，可以同時降低上部結(jié)構(gòu)的加速度和位移響應(yīng)。缺點是對地震動頻率成分非常敏感，減震效果隨地震動的變化而差異明顯，減震裝置實際控制頻率和理論最優(yōu)值之間可能存在偏差。

高聳瓷柱型電氣設(shè)備抗震能力極差，但是因為設(shè)備電氣功能性的要求，其上部形狀和材料不易改變。本發(fā)明根據(jù)瓷柱形電氣設(shè)備的破壞類型(彎曲型破壞)，通過釋放彎曲自由度的方法，設(shè)計了可扭轉(zhuǎn)的擺式減震裝置。此外，高聳瓷柱型電氣設(shè)備均安裝一定高度的水泥柱頂部，本發(fā)明在不改變設(shè)備安裝高度和上部形狀的前提下，將水泥柱底部改為可活動的弧面，將扭轉(zhuǎn)中心點設(shè)備在距離地面一定高度的位置，減小了設(shè)備和水泥柱組成的整體的重心點距離扭轉(zhuǎn)點的距離，增加了設(shè)備的穩(wěn)定性，并且使得設(shè)備發(fā)生相同扭轉(zhuǎn)角度時，設(shè)備頂部的水平位移更小。本發(fā)明的減震幅度可以通過調(diào)整彈簧和阻尼器的參數(shù)來設(shè)置，對不同類型的地震動適應(yīng)性均表現(xiàn)穩(wěn)定。

和拉線加固方法相比，本方法對設(shè)備上部干擾小，對空間要求小，不會形成新的薄弱部位；和鉛合金阻尼減震方法相比，本方法穩(wěn)定性更好，對地震動頻率成分的敏感程度更低；和釋放水平自由度的基礎(chǔ)隔震方法相比，本方法對于彎曲型破壞的瓷柱型電氣設(shè)備的減震效果更加明顯；和多重環(huán)式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震裝置相比，本發(fā)明的穩(wěn)定性更好，減震幅度更高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

鑒于此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明旨在提出一種高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置，以解決傳統(tǒng)的隔震支座釋放支座處的平動自由度，是針對彎剪型破壞的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的，對于破壞形式為彎曲型的高聳瓷柱型電氣設(shè)備減震效果差的問題。

本發(fā)明的高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置，包括凹面滑動槽、多個阻尼器、多個彈簧、多個固定豎撐、滑動豎撐、多個水平支撐、凹面環(huán)形滑動槽、凸面環(huán)形固定板；

所述凹面滑動槽的底面為平面，頂面為向下凹曲的滑動弧面；凹面滑動槽固定在地面上，向下凹曲的滑動弧面為滑動豎撐提供滑動軌跡；

所述多個固定豎撐環(huán)形陣列在凹面滑動槽的周圍，每個固定豎撐的下部固定在地面上，每個固定豎撐的上部均安裝有一個水平支撐；

每個阻尼器上套裝有一個彈簧，彈簧和阻尼器外端固定在固定豎撐上，彈簧和阻尼器內(nèi)端固定在滑動豎撐上；阻尼器提供耗能能力，彈簧提供滑動豎撐的側(cè)向剛度；

固定豎撐為彈簧和阻尼器提供安裝位置，同時為水平支撐提供豎向和水平方向的支撐；

所述滑動豎撐的下部為外凸圓弧面，該外凸圓弧面與向下凹曲的滑動弧面接觸，滑動豎撐的上部用于支撐高聳瓷柱型電氣設(shè)備，地震動作用時外凸圓弧面在凹面滑動槽內(nèi)滑動；

多個水平支撐的內(nèi)端與凹面環(huán)形滑動槽相連；水平支撐為凹面環(huán)形滑動槽提供固定位置；

所述凹面環(huán)形滑動槽的內(nèi)側(cè)為圓弧面，凸面環(huán)形固定板的外緣為圓弧面，兩者的弧形面接觸；凹面環(huán)形滑動槽為凸面環(huán)形固定板提供滑動的空間；凸面環(huán)形固定板用于固定高聳瓷柱型電氣設(shè)備，并與高聳瓷柱型電氣設(shè)備作為一個整體在凹面環(huán)形滑動槽內(nèi)滑動。

進(jìn)一步地：所述凹面滑動槽的向下凹曲的滑動弧面的半徑為凸面環(huán)形固定板長度及厚度中心線相交點至滑動豎撐最低點的距離。

進(jìn)一步地：所述凹面環(huán)形滑動槽內(nèi)側(cè)的圓弧面，其半徑為凸面環(huán)形固定板厚度中間層中點至其最外緣的距離。

進(jìn)一步地：所述高聳瓷柱型電氣設(shè)備的扭轉(zhuǎn)中心點位于其上部的凸面環(huán)形固定板的固定位置處。

本發(fā)明所達(dá)到的效果為：

本發(fā)明為一種用于高聳瓷柱型電氣設(shè)備的擺式減震裝置。針對高聳瓷柱形電氣設(shè)備的破壞特點，通過釋放扭轉(zhuǎn)自由度的方法，直接減小地震動作用時設(shè)備根部遭受的彎矩值的大小，通過調(diào)整減震裝置根部彈簧剛度大小可以直接改變地震動作用時設(shè)備根部受到的彎矩值的大小。本裝置對不同類型地震動減震效果穩(wěn)定，減震效果不隨地震動特性的變化而改變。同時，由于高聳瓷柱型電氣設(shè)備形狀細(xì)高，根部處的角度變化會使得頂部產(chǎn)生明顯的水平位移，本裝置將扭轉(zhuǎn)中心點上移，設(shè)備彎轉(zhuǎn)相同角度時，設(shè)備頂部的位移量值較小。

和拉線式減震方法相比，本發(fā)明對空間要求小，不產(chǎn)生新的薄弱位置。和鉛合金減震器減震方法相比，本發(fā)明魯棒性更好，不受地震動特性的影響。和全封閉式組合電器配電裝置(GIS)減震方法，本發(fā)明成本更低，對環(huán)境無污染。和傳統(tǒng)的基礎(chǔ)隔震方法相比，本裝置更適用于彎曲型破壞的高聳瓷柱形電氣設(shè)備。且實現(xiàn)同等減震幅度時，本發(fā)明需要的位移空間更小。和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震方法相比，本發(fā)明對上部結(jié)構(gòu)的改變更小，減震效果更穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明所述的高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置的立體分解圖；

圖3是本發(fā)明所述的高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置的主視圖；

圖4是圖3的B-B剖視圖；

圖5是圖3的A向視圖；

圖6是圖4的C處放大圖；

圖7是本發(fā)明所述的高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置的應(yīng)用狀態(tài)圖。

圖中，1-凹面滑動槽、2-阻尼器、3-彈簧、4-固定豎撐、5-滑動豎撐、6-水平支撐、7-凹面環(huán)形滑動槽、8-凸面環(huán)形固定板。

具體實施方式

在下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的示范性實施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時的，但對得益于本發(fā)明公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。

在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。

本實施方式的高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置，參見圖1-圖7可知，其包括凹面滑動槽1、多個阻尼器2、多個彈簧3、多個固定豎撐4、滑動豎撐5、多個水平支撐6、凹面環(huán)形滑動槽7、凸面環(huán)形固定板8；

所述凹面滑動槽1的底面為平面，頂面為向下凹曲的滑動弧面；凹面滑動槽1固定在地面上，向下凹曲的滑動弧面為滑動豎撐5提供滑動軌跡；

所述多個固定豎撐4環(huán)形陣列在凹面滑動槽1的周圍，每個固定豎撐4的下部固定在地面上，每個固定豎撐4的上部均安裝有一個水平支撐6；

每個阻尼器2上套裝有一個彈簧3，彈簧3和阻尼器2外端固定在固定豎撐4上，彈簧3和阻尼器2內(nèi)端固定在滑動豎撐5上；阻尼器提供耗能能力，彈簧提供滑動豎撐5的側(cè)向剛度；

固定豎撐4為彈簧3和阻尼器2提供安裝位置，同時為水平支撐6提供豎向和水平方向的支撐；

所述滑動豎撐5的下部為外凸圓弧面，該外凸圓弧面與向下凹曲的滑動弧面接觸，滑動豎撐5的上部用于支撐高聳瓷柱型電氣設(shè)備，地震動作用時外凸圓弧面在凹面滑動槽內(nèi)滑動；

多個水平支撐6的內(nèi)端與凹面環(huán)形滑動槽7相連；水平支撐6為凹面環(huán)形滑動槽7提供固定位置；

所述凹面環(huán)形滑動槽7的內(nèi)側(cè)為圓弧面，凸面環(huán)形固定板8的外緣為圓弧面，兩者的弧形面接觸；凹面環(huán)形滑動槽7為凸面環(huán)形固定板8提供滑動的空間；凸面環(huán)形固定板8用于固定高聳瓷柱型電氣設(shè)備，并與高聳瓷柱型電氣設(shè)備作為一個整體在凹面環(huán)形滑動槽7內(nèi)滑動。

更具體地：所述凹面滑動槽1的向下凹曲的滑動弧面的半徑為凸面環(huán)形固定板8長度及厚度中心線相交點至滑動豎撐5最低點的距離。

更具體地：所述凹面環(huán)形滑動槽7內(nèi)側(cè)的圓弧面，其半徑為凸面環(huán)形固定板厚度8中間層中點至其最外緣的距離。

更具體地：所述高聳瓷柱型電氣設(shè)備的扭轉(zhuǎn)中心點位于其上部的凸面環(huán)形固定板8的固定位置處。

高聳瓷柱型電氣設(shè)備抗震能力極差，但是因為設(shè)備電氣功能性的要求，其上部形狀和材料不易改變。高聳瓷柱型電氣設(shè)備作為懸臂式結(jié)構(gòu)，其地震中的破壞模式屬于彎曲型，這與建筑結(jié)構(gòu)不同，大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)屬于彎剪型破壞。傳統(tǒng)的隔震支座釋放支座處的平動自由度，是針對彎剪型破壞的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的，對于破壞形式為彎曲型的高聳瓷柱型電氣設(shè)備減震效果并不好。本發(fā)明提出的減震裝置可以釋放高聳瓷柱型電氣設(shè)備根部的扭轉(zhuǎn)自由度，顯著降低高聳瓷柱型電氣設(shè)備地震動作用時根部所受的彎矩值，進(jìn)而達(dá)到地震時保護(hù)瓷柱型電氣設(shè)備的目的。同時，由于高聳瓷柱型電氣設(shè)備形狀細(xì)高，根部處的角度變化會使得頂部產(chǎn)生明顯的水平位移，本裝置將扭轉(zhuǎn)中心點上移，設(shè)備彎轉(zhuǎn)相同角度時，設(shè)備頂部的位移量值顯著減小。本發(fā)明的減震效果良好，對不同類型地震動的穩(wěn)定性非常好。通過調(diào)整減震裝置根部彈簧剛度大小可以直接改變地震動作用時設(shè)備根部受到的彎矩值大小。

雖然本發(fā)明所揭示的實施方式如上，但其內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案而采用的實施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭示的核心技術(shù)方案的前提下，可以在實施的形式和細(xì)節(jié)上做任何修改與變化，但本發(fā)明所限定的保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。