CN103195854B - 特高压换流变压器隔震消能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特高压换流变压器隔震消能装置，包括多个隔震支座，所述隔震支座自上至下间隔设有水平布置的钢板和薄橡胶层，所述隔震支座的中心设有中心孔，所述中心孔中设有铅芯，其特殊之处在于：还设有钢梁组成的“田”字形基础阀板，所述多个隔震支座安装在基础阀板的钢梁节点上；还设有上下平行的上连接板和下连接板，所述隔震支座的上、下面分别与上连接板、下连接板的中心连接。本发明在保证稳定性的同时，水平刚度较小，可提高隔震的减震效果，具有软限位和防落的功能，可以保证隔震消能装置在超发地震作用的安全，而且当隔震装置失效时，仍具有一定的减震效果，具有失效安全的功能，且本装置造价低、施工简单，具有良好的社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及建筑物、构筑物及设备的防震、抗震、隔震技术领域，具体是指一种特高压换流变压器隔震消能装置。
背景技术
换流变压器是直流输电工程中最核心的电气设备，换流变压器具有体积大、质量大的特点，瓷套管较长，在地震作用下（特别是高烈度地震作用下），将产生较大的地震力和位移，造成换流变压器的破坏，威胁到换流变压器的运行安全，直接造成经济的重大损失，更重要是会造成间接的经济重大损失与人员伤亡，如影响地震后的抗震救灾工作及产生次生灾害。通过对国内外多次大地震灾害的调查，国内外已经发生过多起变电站主变压器在地震时发生倾覆、滑移及瓷套管的断裂等，因此变压器的抗震问题一直是土木工程、地震工程及电气工程领域的研究热点之一。传统的抗震方法是采用提高设备的强度、刚度，来抵御地震作用，在地震作用下，此种方法在设防烈度下可能会发生损坏，而在超设防烈度作用下则不可避免引起换流变压器本体的倾覆、滑动、油箱与器身间距离变化引起的故障、着火或套管损坏，同时，由于加速度比较大，较容易会造成换流变压器的起火。因此，为了减轻地震损失、提高特高压换流变压器的地震安全性而进行设备的隔震消能减震控制是非常必要的。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种稳定性高、减震效果好，具有软限位和防落的功能的特高压换流变压器隔震消能装置。
为实现上述目的，本发明提供的特高压换流变压器隔震消能装置，包括多个隔震支座，所述隔震支座自上至下间隔设有水平布置的钢板和薄橡胶层，所述隔震支座的中心设有中心孔，所述中心孔中设有铅芯，其特殊之处在于：还设有钢梁组成的“田”字形基础阀板，所述多个隔震支座安装在基础阀板的钢梁节点上；还设有上下平行的上连接板和下连接板，所述隔震支座的上、下面分别与上连接板、下连接板的中心连接。
作为优选方案，所述上连接板和下连接板之间还设有四个限位装置，所述限位装置为由第一薄橡胶层、第一钢板、第一橡胶层和第一封钢板左至右依次连接并通过高温高压硫化成一体结构，所述限位装置上下端分别与上连接板、下连接板连接，所述限位装置位于隔震支座的四周并以隔震支座为中心对称布置。
进一步地，所述上连接板四条边的中点上设有防落装置；所述防落装置由第二薄橡胶层、第二钢板、第二橡胶层和第二封钢板上至下依次连接并通过高温高压硫化成一体结构。
更进一步地，所述第一薄橡胶层与第一橡胶层的厚度比以及第二薄橡胶层与第二橡胶层的厚度比均为1:10；所述第一封钢板和第二封钢板均设有连接螺栓孔。
更进一步地，所述隔震支座还设有上下平行的上封钢板、下封钢板和橡胶壁，所述上封钢板、下封钢板和四周的橡胶壁围构成箱体结构，所述箱体结构内自上而下间隔设有水平布置的四层钢板和五层薄橡胶层。
本发明的优点在于：该装置和目前应用的隔震支座相比较，在保证稳定性的同时，水平刚度较小，可提高隔震的减震效果。具有软限位和防落的功能，可以保证隔震消能装置在超发地震作用的安全，而且当隔震装置失效时，仍具有一定的减震效果，具有失效安全的功能。本新型特高压换流变压器隔震消能装置造价较低、结构简洁、造型美观、施工简单，具有良好的经济、环境和社会效益。
本发明为一种具有限位功能、防落功能、耗能能力、低面压、低水平刚度的特高压换流变压器隔震消能装置，其造型美观、结构简单、性能稳定、造价相对低廉，施工安装简便，能方便地应用于特高压换流变压器的隔震耗能减震，大大改善提高特高压换流变压器的地震安全性，特别是保证特高压换流变压器在超发地震作用下的安全。
附图说明
图1是本发明的竖向位置结构示意图。
图2是本发明的平面位置结构示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是图3的A—A向剖面结构示意图。
图5是本发明限位防落装置的结构示意图。
图6是本发明碰撞限位装置的结构示意图。
图7是本发明碰撞变形后的碰撞限位装置结构示意图。
图8是本发明防落装置的结构示意图。
图9是本发明隔震消能装置失效后防落装置的变形结构示意图。
图中：隔震支座1，钢板2、薄橡胶层3、中心孔4、铅芯5、基础阀板6、钢梁节点60、上连接板7、下连接板8、限位装置9，、第一薄橡胶层91、第一钢板92、第一橡胶层93、第一封钢板94、防落装置10、第二薄橡胶层101、第二钢板102、第二橡胶层103、第二封钢板104、连接螺栓孔11、上封钢板12、下封钢板13、橡胶壁14、换流变压器15、钢筋混凝土基础16、钢筋混凝土板17、。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1~2所示特高压换流变压器隔震消能装置，包括多个隔震支座1，隔震支座1自上至下间隔设有水平布置的钢板2和薄橡胶层3，隔震支座1的中心设有中心孔4，中心孔4中设有铅芯5，其特征在于：还设有钢梁组成的“田”字形基础阀板6，多个隔震支座1安装在基础阀板6的钢梁节点60上；还设有上下平行的上连接板7和下连接板8，隔震支座1的上、下面分别与上连接板7、下连接板8的中心连接。
如图3~5所示，上连接板7和下连接板8之间还设有四个限位装置9，限位装置9为由第一薄橡胶层91、第一钢板92、第一橡胶层93和第一封钢板94左至右依次连接并通过高温高压硫化成一体结构，限位装置9上下端分别与上连接板7、下连接板8连接，限位装置9位于隔震支座1的四周并以隔震支座1为中心对称布置；上连接板7四条边的中点上设有防落装置10；防落装置10由第二薄橡胶层101、第二钢板102、第二橡胶层103和第二封钢板104上至下依次连接并通过高温高压硫化成一体结构。
如图6~9所示，第一薄橡胶层91与第一橡胶层93的厚度比以及第二薄橡胶层101与第二橡胶层103的厚度比均为1:10；第一封钢板94和第二封钢板104均设有连接螺栓孔11。
如图4所示，隔震支座1还设有上下平行的上封钢板12、下封钢板13和橡胶壁14，上封钢板12、下封钢板13和四周的橡胶壁14围构成箱体结构，箱体结构内自上而下间隔设有水平布置的四层钢板2和五层薄橡胶层3。
本发明的有益效果如下：
其一、新型特高压换流变压器隔震消能装置水平刚度小，对换流变压器具有良好的减震效果。目前尚未有针对换流变压器的隔震消能装置。，本发明首次提出一种新型特高压换流变压器隔震消能装置，其所采用的橡胶隔震支座单层橡胶层厚度为建筑用橡胶隔震支座的两倍以上，总高度保持不变，同尺寸的新型隔震消能装置为建筑用橡胶隔震支座0.5倍以下，可有效的降低隔震支座的水平刚度，显著提高对特高压换流变压器的隔震减震效果，而稳定性基本不变。
其二、新型特高压换流变压器隔震消能装置具有限位功能，可以保证隔震特高压换流变压器在超烈度地震作用下的稳定。目前应用的特高压换流变压器隔震装置没有限位的功能，当发生超发地震时，隔震装置有可能发生超出隔震装置极限位移，造成失稳，发生破坏。而该新型特高压换流变压器隔震消能装置通过设置软限位装置，实现在超发地震作用时，“软”限制隔震消能装置的位移，保证隔震消能装置的稳定。
其三、新型特高压换流变压器隔震消能装置具有防落功能，可以保证隔震特高压换流变压器在超烈度地震作用下的竖向稳定，以及当隔震消能装置失效后，仍有一定的减震效果。目前应用的特高压换流变压器隔震装置当竖向失稳时，则换流变压器将从隔震支座上跌落，引起换流变压器的破坏。
其四、新型特高压换流变压器隔震消能装置造价低。若隔震消能装置直接采用一般建筑用隔震支座对特高压换流变压器隔震，为了降低隔震装置的水平刚度，通常采用串并联隔震支座的方式对特高压换流变压器隔震，这样每个隔震装置则最少由8个以上隔震支座组成（隔震支座两层，每层四个）。而该新型特高压换流变压器隔震消能装置所采用的隔震支座由单个隔震支座组成，则较大幅度降低工程造价。
本发明的工作原理和过程如下：该装置在特高压换流变压器与基础筏板之间，隔震耗能装置顶部通过预制钢筋混凝土梁板或钢梁与特高压换流变压器连接，下部直接与基础筏板连接，采用此方案可使隔震耗能装置的布置方案不受上部特高压换流变压器设备外形限制，便于布置方案的标准化，本布置方案每个特高压换流变压器下设置9个独立的隔震耗能装置。
每个新型隔震消能装置由一个低刚度、低面压隔震支座和四个限位防落装置组成，通过上下连接板与换流变压器地面和基础筏板顶面连接。在地震作用下，隔震消能支座的位移达到预定的位移后，隔震支座的加厚封钢板将软碰撞限位装置，限制隔震消能装置的水平位移，防止隔震消能支座水平位移过大造成失稳。
每个限位防落装置由一个限位装置和一个防落装置组成。当隔震消能支座达到预定位移后，封钢板将“软”碰撞限位装置的薄橡胶，近一步通过钢板均匀传递到限位装置的厚橡胶层。限位装置压缩变形后，刚度会越来越大，限制隔震消能装置的水平位移。
当隔震耗能装置中的隔震支座失去竖向稳定性，失效后，则上部换流变压器则由防落装置竖向支撑，当跌落时，防落装置先由防落装置的薄橡胶支撑，起缓冲作用，然后传递到厚橡胶层，引起厚橡胶层竖向变形，随着变形增加，刚度越来越大，限制竖向变形，同时防落装置在水平方向可以产生剪切变形，水平方向起减震作用。
本发明的隔震支座具有低面压、底水平刚度。其采用单层橡胶层厚度为建筑用橡胶隔震支座的两倍以上，总高度保持不变，同尺寸的新型隔震消能装置为建筑用橡胶隔震支座0.5倍以下，因此可有效降低隔震支座的水平刚度，从而提高对特高压换流变压器的隔震减震效果，而稳定性基本不变。
限位装置主要是限制隔震消能装置在超设防烈度下隔震装置的水平位移，防止水平位移过大而失稳。当隔震消能支座达到预定位移后，封钢板将“软”碰撞限位装置的薄橡胶，薄橡胶层由G3橡胶制造，近一步通过钢板均匀传递到限位装置的厚橡胶层，厚橡胶层（由G4橡胶制造）压缩变形后，刚度会越来越大，限制隔震消能装置的水平位移，从而保持隔震消能装置在“软”限位的同时，保证隔震消能装置的稳定。限位装置通过螺栓把封钢板连接到限位防落装置上。
防落装置由薄层橡胶（G3橡胶）、一层叠层钢板和封钢板组成。新型隔震消能装置中的铅芯隔震装置失效后，上部换流变压器将接触薄橡胶层，实现换流变压器的“软”跌落，换流变压器重力由钢板均匀传递到厚橡胶层，厚橡胶层竖向变形，刚度越来越大，限制竖向变形，同时防落装置在水平方向可以产生剪切变形，水平方向起减震作用。因此防落装置具有防落功能的同时，具有一定的减震效果，实现新型隔震消能装置具有失效安全的功能。
Claims (4)
1.一种特高压换流变压器隔震消能装置，包括多个隔震支座(1)，所述隔震支座(1)自上至下间隔设有水平布置的钢板(2)和薄橡胶层(3)，所述隔震支座(1)的中心设有中心孔(4)，所述中心孔(4)中设有铅芯(5)，其特征在于：还设有钢梁组成的“田”字形基础阀板(6)，所述多个隔震支座(1)安装在基础阀板(6)的钢梁节点(60)上；还设有上下平行的上连接板(7)和下连接板(8)，所述隔震支座(1)的上、下面分别与上连接板(7)、下连接板(8)的中心连接；
所述上连接板(7)和下连接板(8)之间还设有四个限位装置(9)，所述限位装置(9)为由第一薄橡胶层(91)、第一钢板(92)、第一橡胶层(93)和第一封钢板(94)左至右依次连接并通过高温高压硫化成一体结构，所述限位装置(9)上下端分别与上连接板(7)、下连接板(8)连接，所述限位装置(9)位于隔震支座(1)的四周并以隔震支座(1)为中心对称布置。
2.根据权利要求1所述的特高压换流变压器隔震消能装置，其特征在于：所述上连接板(7)四条边的中点上设有防落装置(10)；所述防落装置(10)由第二薄橡胶层(101)、第二钢板(102)、第二橡胶层(103)和第二封钢板(104)上至下依次连接并通过高温高压硫化成一体结构。
3.根据权利要求2所述的特高压换流变压器隔震消能装置，其特征在于：所述第一薄橡胶层(91)与第一橡胶层(93)的厚度比以及第二薄橡胶层(101)与第二橡胶层(103)的厚度比均为1:10；所述第一封钢板(94)和第二封钢板(104)均设有连接螺栓孔(11)。
4.根据权利要求3所述的特高压换流变压器隔震消能装置，其特征在于：所述隔震支座(1)还设有上下平行的上封钢板(12)、下封钢板(13)和橡胶壁(14)，所述上封钢板(12)、下封钢板(13)和四周的橡胶壁(14)围构成箱体结构，所述箱体结构内自上而下间隔设有水平布置的四层钢板(2)和五层薄橡胶层(3)。
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| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 430071 Wuchang District, Hubei, South Central Road No. two, No. 12, No. Applicant after: Co., Ltd of Central Southern China Electric Power Design Institute, China Power Engineering Consulting Group Corporation Address before: 702, room 430071, building A, Zhongnan Power Design Institute, 668 Democratic Road, Hubei, Wuhan Applicant before: Central Southern China Electric Power Design Institute, China Power Engineering Consulting Group Cor |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: CENTRAL SOUTHERN CHINA ELECTRIC POWER DESIGN INSTITUTE, CHINA POWER ENGINEERING CONSULTING GROUP COR TO: CENTRAL SOUTHERN CHINA ELECTRIC POWER DESIGN INSTITUTE OF CHINA POWER ENGINEERING CONSULTING GROUP CORPORATION |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |