一种变压器设备的地震模拟振动试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种变压器设备的地震模拟振动试验方法及装置，所述方法包括：将被测试件放置在地震模拟振动台上；在所述被测试件上布置测量仪器，并在试验过程中基于测量仪器获取试验测量值；基于试验测量值进行计算，获得所述被测试件对应的变压器抗震性能评估结果；其中所述被测试件包括：基于待试验的变压器原型预先制作成的变压器模型或待试验变压器原型中的套管。本发明专利技术为不具备地震模拟振动台试验能力的大型变压器提供了一种试验途径，为大型变压器设备的抗震性能优化、抗震设计、抗震评估提供技术支撑。

An earthquake simulation vibration test method and device for transformer equipment

【技术实现步骤摘要】
一种变压器设备的地震模拟振动试验方法及装置
本专利技术涉及变压器测试领域，具体涉及一种变压器设备的地震模拟振动试验方法及装置。
技术介绍
通过震害调研显示，电气设备尤其是陶瓷材料构成的电气设备在地震作用下具有较高的易损性。变压器类设备具有体积和重量大等特点，且套管多由陶瓷材料组成，在地震作用下承受较大的地震力，易造成变压器套管损坏或使设备产生较大的位移而丧失电气功能。变压器是换流站内的核心设备，属于质量较大、重心较低的电气设备。地震作用下，变压器设备的破坏主要表现为安装在变压器本体上的套管破坏，破坏位置往往发生在套管根部。套管类电气设备自身的地震易损性较大，将其安装在变压器上，而变压器本体又对套管的地震响应具有动力放大效应，会进一步威胁套管安全。另外，大型变压器重量高达几百吨，远远超出了现有地震模拟振动台的试验能力，若仅对变压器在地震中易损部件套管进行振动台试验，现有规范缺乏系统的试验方法，如对于特高压设备，缺乏试验过程中对套管安装的技术要求，导致变压器本体对套管的地震动力放大作用不明确等，影响了变压器抗震性能评估结果的准确性。因此针对大型变压器设备开展地震模拟振动台，评估变压器设备的抗震能力和抗震水平，为变压器的抗震优化、抗震措施加强提供技术指导，对于提高变电站在地震作用下的安全稳定运行具有重要的现实意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供了一种变压器设备的地震模拟振动试验方法。本专利技术通过量纲推导，提出了大型变压器缩比例模型地震模拟振动台试验过程中模型的设计原则、变压器套管振动台试验过程中的试验技术要求，为不具备地震模拟振动台试验能力的大型变压器提供了一种试验方法，为大型变压器设备的抗震性能优化、抗震设计、抗震评估提供技术支撑。本专利技术提供的一种变压器设备的地震模拟振动试验方法，包括：将被测试件放置在地震模拟振动台上；在所述被测试件上布置测量仪器，并在试验过程中基于测量仪器获取试验测量值；基于试验测量值进行计算，获得所述被测试件对应的变压器抗震性能评估结果；其中所述被测试件包括：基于待试验的变压器原型预先制作成的变压器模型或待试验变压器原型中的套管。优选的，所述变压器模型的制作，包括：按变压器原型的几何相似比设计油箱外形，且油箱底板厚度不小于20mm，油箱侧壁及顶部钢板厚度在满足强度的前提下按几何相似比设计；按照质量相似关系以及铁芯、绕阻的质量分布、重心位置用铁块或铸铁模拟铁芯和绕阻；各套管模型按照与真实套管几何相似比进行制作，同时套管模型的材料与实际套管的材料和质量相似比相同；根据实际变压器油枕尺寸和结构形式，按照几何相似比制作变压器模型的油枕；采用水模拟变压器油箱内的变压器油。优选的，所述变压器模型的制作，还包括：制作的变压器模型与变压器原型的应力比为1:1。优选的，所述基于待试验的变压器原型预先制作成的变压器模型，包括：当待试验的变压器原型的重量在500吨以上时，变压器模型与变压器原型的几何缩尺比例为1:3或1:4。优选的，所述将被测试件放置在地震模拟振动台上，包括：当所述被测试件为待试验变压器原型中的套管时：将所述套管安装在地震模拟振动台上；且套管在地震模拟振动台上的安装角度与变压器原型的安装角度一致；连接套管与振动台试验的构件其固有频率应大于33Hz；当所述被测试件为变压器模型时：将所述变压器模型直接设置于地震模拟振动台上。优选的，所述将所述套管放置在地震模拟振动台上，还包括：地震动输入加速度乘以2.0的系数。优选的，所述在所述被测试件上布置测量仪器，包括：当所述被测试件为待试验变压器原型中的套管时：分别在套管顶部、套管与支架连接处以及地震模拟振动台台面上布置加速度传感器和位移传感器，并在套管根部粘贴应变片；当所述被测试件为变压器模型时：在变压器模型中的各套管顶端、升高座与箱体连接处、套管与升高座连接处、箱体的4个顶角、各箱体侧板中心、箱盖的中心以及地震模拟振动台台面上分别布置加速度传感器；在各套管根部沿周向均布应变片；在各套管的顶部、套管与升高座连接处、箱盖以及地震模拟振动台台面上布置位移传感器；其中，所述测量仪器包括：加速度传感器、位移传感器和应变片。优选的，所述当所述被测试件为变压器模型时，还包括：在变压器模型中箱体的各边中点布置加速度传感器。优选的，所述基于试验测量值进行计算，获得所述被测试件对应的变压器抗震性能评估结果，包括：基于被测试件的加速度和位移响应计算试验过程中被测试件基频点处的试验反应谱值；基于试验过程中测定的被测试件危险断面处最大等效应变和所述试验过程中被测试件基频点处的试验反应谱值，计算地震作用下被测试件的最大等效应力；基于地震作用下被测试件的最大等效应力计算地震作用效应标准值；基于所述地震作用效应标准值、风荷载效应标准值、被测试件的自重效应标准值、被测试件内部压力标准值、导线实际拉力和运行荷载，计算被测构件在地震工况下荷载效应；基于所述被测构件在地震工况下荷载效应分别计算被测试件在荷载作用下产生的总应力和总弯矩；基于被测试件在荷载作用下产生的总应力和总弯矩与阈值的关系获得变压器抗震性能评估结果；试验量值包括：被测试件危险断面处最大等效应变、被测试件的加速度和位移响应。优选的，所述最大等效应力，按下式计算：式中：σmax为地震作用下被测试件最大等效应力；εmax为试验过程中测定的被测试件危险断面处最大等效应变；E为被测试件弹性模量；aE为地震模拟振动台试验过程中被测试件基频点处的需求反应谱值；aEH为地震模拟振动台试验过程中被测试件基频点处的试验反应谱值。优选的，所述被测构件在地震工况下的荷载效应，按下式计算：ZE＝ZGe+ZEh+0.25ZWk+ZPk式中：ZE为被测构件在地震工况下荷载效应；ZGe为被测试件的自重效应标准值；ZEh为地震作用效应标准值；ZWk为风荷载效应标准值；ZPk为被测试件内部压力标准值、导线实际拉力和运行荷载。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种变压器设备的地震模拟振动试验装置，包括：地震模拟振动台和放置在地震模拟振动台上的被测试件，以及布置在所述被测试件上的测量仪器，所述测量仪器用于在试验过程中获取试验测量值；所述地震模拟振动台外接的计算机，用于基于试验测量值计算所述被测试件对应的变压器抗震性能评估结果；其中所述被测试件包括：基于待试验的变压器原型预先制作成的变压器模型或待试验变压器原型中的套管。优选的，所述放置在地震模拟振动台上的被测试件，包括：当所述被测试件为待试验变压器原型中的套管时：所述套管安装在地震模拟振动台上；且套管在地震模拟振动台上的安装角度与变压器原型的安装角度一致；连接套管与振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器设备的地震模拟振动试验方法，其特征在于，包括：/n将被测试件放置在地震模拟振动台上；/n在所述被测试件上布置测量仪器，并在试验过程中基于测量仪器获取试验测量值；/n基于试验测量值进行计算，获得所述被测试件对应的变压器抗震性能评估结果；/n其中所述被测试件包括：基于待试验的变压器原型预先制作成的变压器模型或待试验变压器原型中的套管。/n

【技术特征摘要】
1.一种变压器设备的地震模拟振动试验方法，其特征在于，包括：
将被测试件放置在地震模拟振动台上；
在所述被测试件上布置测量仪器，并在试验过程中基于测量仪器获取试验测量值；
基于试验测量值进行计算，获得所述被测试件对应的变压器抗震性能评估结果；
其中所述被测试件包括：基于待试验的变压器原型预先制作成的变压器模型或待试验变压器原型中的套管。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器模型的制作，包括：
按变压器原型的几何相似比设计油箱外形，且油箱底板厚度不小于20mm，油箱侧壁及顶部钢板厚度在满足强度的前提下按几何相似比设计；
按照质量相似关系以及铁芯、绕阻的质量分布、重心位置用铁块或铸铁模拟铁芯和绕阻；
各套管模型按照与真实套管几何相似比进行制作，同时套管模型的材料与实际套管的材料和质量相似比相同；
根据实际变压器油枕尺寸和结构形式，按照几何相似比制作变压器模型的油枕；
采用水模拟变压器油箱内的变压器油。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变压器模型的制作，还包括：
制作的变压器模型与变压器原型的应力比为1:1。


4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于待试验的变压器原型预先制作成的变压器模型，包括：
当待试验的变压器原型的重量在500吨以上时，变压器模型与变压器原型的几何缩尺比例为1:3或1:4。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将被测试件放置在地震模拟振动台上，包括：
当所述被测试件为待试验变压器原型中的套管时：
将所述套管安装在地震模拟振动台上；且
套管在地震模拟振动台上的安装角度与变压器原型的安装角度一致；
连接套管与振动台试验的构件其固有频率应大于33Hz；
当所述被测试件为变压器模型时：将所述变压器模型直接设置于地震模拟振动台上。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述套管放置在地震模拟振动台上，还包括：
地震动输入加速度乘以2.0的系数。


7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述被测试件上布置测量仪器，包括：
当所述被测试件为待试验变压器原型中的套管时：
分别在套管顶部、套管与支架连接处以及地震模拟振动台台面上布置加速度传感器和位移传感器，并在套管根部粘贴应变片；
当所述被测试件为变压器模型时：
在变压器模型中的各套管顶端、升高座与箱体连接处、套管与升高座连接处、箱体的4个顶角、各箱体侧板中心、箱盖的中心以及地震模拟振动台台面上分别布置加速度传感器；
在各套管根部沿周向均布应变片；
在各套管的顶部、套管与升高座连接处、箱盖以及地震模拟振动台台面上布置位移传感器；
其中，所述测量仪器包括：加速度传感器、位移传感器和应变片。


8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当所述被测试件为变压器模型时，还包括：
在变压器模型中箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱祝兵，程永锋，卢智成，王海菠，刘振林，刘海龙，李圣，林森，孙宇晗，章姝俊，高坡，孟宪政，张谦，韩嵘，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11