电力系统设计技术导则最新版(电力系统设计方案)

　　点击上方 “电网技术”可订阅哦！

　　硬管母联接的500 kV避雷器和互感器耦联体系地震模拟振动台试验研究/程永锋，朱祝兵，卢智成，李圣，邱宁，钟珉

　　《电网技术》2016年第12期：3945-3950

　　研究背景

　　国内外历次大震的震害经验表明，支柱类电气设备由于其特殊的结构形式，在地震作用下具有较高的易损性。在日本Miyagi地震中发现，尽管独立设备抗震性能的论证表明设备可以抵抗同等强度地震的破坏力，但是很多设备都遭到了严重损坏。在1986年美国的加州North Palm Springs地震、1988年加拿大魁北克省的Saguenay地震以及1995年日本的Kobe地震也都观察到类似的情况，2008年汶川地震现场震害调查也发现一些设备的破坏是由于相邻设备通过母线牵拉而造成的。由此可见，相互联接的电气设备地震耦合效应对设备抗震性能有较大影响，尤其是具有不同动力特性的电气设备相互联接后，设备间的地震耦合效应在一定程度上加大了设备的震害。

　　从20世纪90年代开始，国外许多学者开始对软导线联接电气设备的地震耦合效应进行了研究，分析了软导线刚度、联接金具阻尼等对互联设备抗震性能的影响。2008年汶川地震后，国内研究机构开始了互联设备地震耦合效应研究，但多集中于软导线联接设备和数值仿真研究。总体上来看，国内外对互联设备的地震耦合效应研究一方面还不够系统和完善，另一方面，现有的研究大都针对软导线联接设备，对于硬管母联接设备之间的地震耦合效应研究较少。为研究硬管母联接电气设备之间的地震耦合效应，本文以500 kV硬管母联接的避雷器和互感器电气回路为研究对象，运用地震模拟振动台试验手段，揭示地震作用下两设备间的地震耦合效应及地震反应规律，为电气设备的抗震设计提供依据。

　　主要创新点

　　本文对带支架的避雷器和互感器设备开展互联前及硬管母线联接后的地震模拟振动台试验，研究了互联回路中各设备在地震作用下的耦合效应，分析了耦合效应对地震作用下设备的加速度、位移、应变等因素的影响，同时研究了设备间的联接方式、滑动金具滑动槽长度等因素对互联回路中设备抗震性能的影响，创新点如下：

　　1）提出了管母连接设备的频率变化规律，即电气设备通过硬管母联接后，在管母联接方向，高频设备的频率降低，低频设备的频率增高，硬管母联接将使两互联设备的频率变得更加接近。

　　2）提出了地震动输入的峰值加速度及滑动金具滑动槽长度对设备地震耦合效应的影响规律，即地震动输入峰值加速度越大，滑动金具滑动槽长度越小，设备间的耦合效应越明显。

　　3）提出了减小设备地震反应的硬管母联接设备抗震设计方法，即在进行硬管母联接设备的抗震设计时，宜根据单体设备在地震作用下的位移估算结果设计滑动金具滑动槽长度，提出了减小设备地震耦合效应的金具滑动槽长度计算公式。

　　解决的问题和意义

　　为研究互联设备的地震耦合机理，提高互联电气设备的抗震设计水平，本文以硬管母联接的500 kV避雷器和互感器为研究对象，采用地震模拟振动台试验手段，研究了地震动输入峰值加速度、硬管母与设备间的联接方式、滑动金具滑动槽长度等因素对回路中设备地震反应规律的影响。研究结果表明，硬管母联接使设备产生了明显的动力耦合效应，电气设备通过硬管母联接后，在管母联接方向高频设备的频率降低，低频设备的频率增高。地震动输入峰值加速度越大，滑动金具滑动槽长度越小，设备间的耦合效应越明显。在进行硬管母联接设备的抗震设计时，宜根据单体设备在地震作用下的位移估算结果设计滑动金具滑动槽长度，提出了减小设备地震耦合效应的金具滑动槽长度计算公式。

　　本文研究结果将为互联高压电气的抗震设计提供指导。

　　后续研究

　　后续研究方向为互联设备金具及导线的非线性特征对设备地震耦合效应的影响。

　　主要图表

　　参文格式

　　程永锋，朱祝兵，卢智成，等.硬管母联接的500 kV避雷器和互感器耦联体系地震模拟振动台试验研究[J]. 电网技术, 2016，40(12)：3945-3950.

　　CHENG Yongfeng, ZHU Zhubing, LU Zhicheng, et al. Earthquake Simulation Shaking Table Test on Coupling System of 500 kV Surge Arrester and Instrument Transformer Interconnected With Rigid Tube Bus [J]. Power System Technology, 2016，40(12)：3945-3950(in Chinese).

　　团队介绍

　　中国电力科学研究院输变电工程研究所电力设施抗震技术研究室在电力设施抗震技术领域做了大量研究工作，在电气设备的抗震分析、减隔震技术领域处于国内领先、国际先进水平。团队主要成员有博士后1人，博士6人，硕士6人，近年来主持了20余项电力设施抗震研究相关的科研项目，包括“高压电气设备抗震试验关键技术研究”、“变电站支柱类电气设备地震失效模式及其抗震可靠度研究”、“浙北-福州特高压变电设备抗地震性能评估”、“北京东特高压变电设备抗震技术研究”、“特高压电气设备抗震评估与减震设计研究”、“特高压变电设备抗震试验技术研究”、“相互连接的特高压变电设备抗震性能研究”、“1000kV皖电东送工程特高压设备抗震研究”、“变电站主要电气设备减震新技术应用研究”、“高压电气设备抗震试验关键技术研究”等项目，以上科研成果已经在特高压“中线扩建”、“皖电东送”、“浙北-福州”、“锡盟-山东”、“榆横-潍坊”、“灵州-绍兴”、“云南220kV清水海变电站减隔震系统”、“川藏联网工程”等工程中得到了广泛应用，为工程建设提供了技术依据和技术支撑，也为进一步的科研工作奠定了良好的基础。

　　该团队的相关研究成果纳已入了修订版的国家标准《电力设施抗震设计规范》（GB 50260-2013）和编制的国网企业标准《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》（Q/GDW 11132-2013）、《互连高压电气设备抗震设计技术规程》（Q/GDW 11267-2014）、《高压支柱类电气设备抗震试验技术规程》（Q/GDW 11391-2015），为工程设计、科研、设备生产等方面提供了基本的技术依据。

　　本论文便是基于国家电网公司科技项目《高压电气设备抗震试验关键技术研究》课题的研究成果。

　　第一作者程永锋

　　程永锋，男，教授级高级工程师，中国电科院副总工程师，先后主持并完成了国家电网公司《电网主要灾害规律研究及分布图绘制》、《高压电气设备抗震试验关键技术研究》等多项大型科研课题，提出了基于线性理论的互连电气设备力学模型，建立了包络绝大多数高压或特高压变电站工程场地（I0-III）、特征周期为0.9s的抗震设计标准反应谱，形成了变电站所在区域的地震灾害分布图绘制原理，为开展变电站抗震设防、场地选址等工作提供了重要的基础理论，建立了高压电气设备抗震试验方法，研制出用于电气设备的新型减震和隔震装置，减隔震效率达50%以上。研究成果显著提高了高烈度区电气设备的抗震能力，推动了行业技术进步，引领了电气设备抗震技术的发展。成果应用以来，有效解决了电气设备抗震技术难题。

　　声明：本文为原创作品，所涉及文字及图片版权均属电网技术编辑部所有，根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、微信公众号转载、摘编我社的作品，务请提前联系我编辑部。个人请按本微信原文转发、分享。

　　长按二维码加关注

　　欢迎关注英文刊CSEEJPES微信号