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(cái)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(jí)越來(lái)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(lái)越和細(xì)柔，頂部質(zhì)量越來(lái)越大，對(duì)其抗震性能的要求更高。國(guó)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(duì)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(duì)這一情況問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者采取了不同的措施來(lái)提高其抗震性能。有的通過(guò)拉線加固等措施來(lái)提高側(cè)向剛度，有的在下部支架處設(shè)置金屬阻尼器來(lái)耗散地震能量，有采用基底隔震技術(shù)將地震動(dòng)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(shí)際使用中仍然存在很多問(wèn)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(diǎn)?，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(guò)增加多余約束來(lái)提高設(shè)備抵抗水平地震力的能力。本發(fā)明原理簡(jiǎn)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(shí)因?yàn)槔€的安裝方式和電氣絕緣的要求，本發(fā)明對(duì)空間要求大。

(2)鉛合金減震器減震方法：通過(guò)安裝鉛合金阻尼減震器，改變?cè)O(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(guó)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(dòng)臺(tái)試驗(yàn)》給出了這種減震器的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)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(duì)于長(zhǎng)周期成分豐富的地震動(dòng)以及含速度脈沖的近場(chǎng)地震動(dòng)這兩類特殊地震動(dòng)的減震效果相對(duì)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(kāi)關(guān)、快速或慢速接地開(kāi)關(guān)、電流互感器、避雷器、母線等元件通過(guò)封閉式組合，加裝在一個(gè)充滿一定壓力的SF6氣體的倉(cāng)內(nèi)，電氣絕緣可依靠倉(cāng)內(nèi)SF6氣體保證，SF6氣體同時(shí)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(guó)內(nèi)外也應(yīng)用的越來(lái)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(kāi)式變電站嚴(yán)重得多；同時(shí)，四氟化硫氣體的泄露也會(huì)造成相應(yīng)的環(huán)境等問(wèn)題。

(4)基礎(chǔ)隔震方法：通過(guò)改變?cè)O(shè)備支撐條件，延長(zhǎng)設(shè)備的自振周期，避開(kāi)地震動(dòng)的卓越周期段，從而降低上部設(shè)備在地震動(dòng)作用下的動(dòng)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(shí)例，技術(shù)成熟。但這種方法對(duì)高聳瓷柱型電氣設(shè)備存在兩個(gè)缺點(diǎn)，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(duì)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(diǎn)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(shí)降低上部結(jié)構(gòu)的加速度和位移響應(yīng)。缺點(diǎn)是對(duì)地震動(dòng)頻率成分非常敏感，減震效果隨地震動(dòng)的變化而差異明顯，減震裝置實(shí)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?yàn)樵O(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(guò)釋放彎曲自由度的方法，設(shè)計(jì)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?cè)O(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(dòng)的弧面，將扭轉(zhuǎn)中心點(diǎn)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(diǎn)距離扭轉(zhuǎn)點(diǎn)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(shí)，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(guò)調(diào)整彈簧和阻尼器的參數(shù)來(lái)設(shè)置，對(duì)不同類型的地震動(dòng)適應(yīng)性均表現(xiàn)穩(wěn)定。

和拉線加固方法相比，本方法對(duì)設(shè)備上部干擾小，對(duì)空間要求小，不會(huì)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(duì)地震動(dòng)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(duì)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(shí)現(xiàn)要素：

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)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(gè)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(jiǎn)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(gè)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(dòng)自由度，是針對(duì)彎剪型破壞的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，對(duì)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(wèn)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(dòng)槽、多個(gè)阻尼器、多個(gè)彈簧、多個(gè)固定豎撐、滑動(dòng)豎撐、多個(gè)水平支撐、凹面環(huán)形滑動(dòng)槽、凸面環(huán)形固定板；

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

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

每個(gè)阻尼器上套裝有一個(gè)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(dòng)豎撐上；阻尼器提供耗能能力，彈簧提供滑動(dòng)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(shí)為水平支撐提供豎向和水平方向的支撐；

所述滑動(dòng)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(dòng)弧面接觸，滑動(dòng)豎撐的上部用于支撐高聳瓷柱型電氣設(shè)備，地震動(dòng)作用時(shí)外凸圓弧面在凹面滑動(dòng)槽內(nèi)滑動(dòng)；

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

所述凹面環(huán)形滑動(dòng)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(dòng)槽為凸面環(huán)形固定板提供滑動(dòng)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(gè)整體在凹面環(huán)形滑動(dòng)槽內(nèi)滑動(dòng)。

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

進(jìn)一步地：所述凹面環(huán)形滑動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)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(duì)高聳瓷柱形電氣設(shè)備的破壞特點(diǎn)，通過(guò)釋放扭轉(zhuǎn)自由度的方法，直接減小地震動(dòng)作用時(shí)設(shè)備根部遭受的彎矩值的大小，通過(guò)調(diào)整減震裝置根部彈簧剛度大小可以直接改變地震動(dòng)作用時(shí)設(shè)備根部受到的彎矩值的大小。本裝置對(duì)不同類型地震動(dòng)減震效果穩(wěn)定，減震效果不隨地震動(dòng)特性的變化而改變。同時(shí)，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(huì)使得頂部產(chǎn)生明顯的水平位移，本裝置將扭轉(zhuǎn)中心點(diǎn)上移，設(shè)備彎轉(zhuǎn)相同角度時(shí)，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(duì)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(dòng)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(duì)環(huán)境無(wú)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(shí)現(xiàn)同等減震幅度時(shí)，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(duì)上部結(jié)構(gòu)的改變更小，減震效果更穩(wěn)定。

附圖說(shuō)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(dòng)槽、2-阻尼器、3-彈簧、4-固定豎撐、5-滑動(dòng)豎撐、6-水平支撐、7-凹面環(huán)形滑動(dòng)槽、8-凸面環(huán)形固定板。

具體實(shí)施方式

在下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在說(shuō)明書(shū)中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開(kāi)發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施例的過(guò)程中必須做出很多特定于實(shí)施方式的決定，以便實(shí)現(xiàn)開(kāi)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(huì)隨著實(shí)施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開(kāi)發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但對(duì)得益于本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這種開(kāi)發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。

在此，還需要說(shuō)明的一點(diǎn)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(shí)施方式的高聳瓷柱型電氣設(shè)備擺式減震裝置，參見(jiàn)圖1-圖7可知，其包括凹面滑動(dòng)槽1、多個(gè)阻尼器2、多個(gè)彈簧3、多個(gè)固定豎撐4、滑動(dòng)豎撐5、多個(gè)水平支撐6、凹面環(huán)形滑動(dòng)槽7、凸面環(huán)形固定板8；

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

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

每個(gè)阻尼器2上套裝有一個(gè)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(dòng)豎撐5上；阻尼器提供耗能能力，彈簧提供滑動(dòng)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(shí)為水平支撐6提供豎向和水平方向的支撐；

所述滑動(dòng)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(dòng)弧面接觸，滑動(dòng)豎撐5的上部用于支撐高聳瓷柱型電氣設(shè)備，地震動(dòng)作用時(shí)外凸圓弧面在凹面滑動(dòng)槽內(nèi)滑動(dòng)；

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

所述凹面環(huán)形滑動(dòng)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(dòng)槽7為凸面環(huán)形固定板8提供滑動(dòng)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(gè)整體在凹面環(huán)形滑動(dòng)槽7內(nèi)滑動(dòng)。

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

更具體地：所述凹面環(huán)形滑動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)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?yàn)樵O(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(dòng)自由度，是針對(duì)彎剪型破壞的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，對(duì)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(dòng)作用時(shí)根部所受的彎矩值，進(jìn)而達(dá)到地震時(shí)保護(hù)瓷柱型電氣設(shè)備的目的。同時(shí)，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(huì)使得頂部產(chǎn)生明顯的水平位移，本裝置將扭轉(zhuǎn)中心點(diǎn)上移，設(shè)備彎轉(zhuǎn)相同角度時(shí)，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(duì)不同類型地震動(dòng)的穩(wěn)定性非常好。通過(guò)調(diào)整減震裝置根部彈簧剛度大小可以直接改變地震動(dòng)作用時(shí)設(shè)備根部受到的彎矩值大小。

雖然本發(fā)明所揭示的實(shí)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(shí)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(shí)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(shū)限定的范圍為準(zhǔn)。