CN107543674A - 特高压直流旁路开关抗震试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特高压直流旁路开关抗震试验装置，包括特高压直流旁路开关，特高压直流旁路开关包括支柱、悬臂和弹性底座，还设有控制柜；振动发生器，振动发生器的输出端与弹性底座的振动接收端连接；及加速度测量组件，加速度测量组件包括第一加速度计、第二加速度计和第三加速度计。通过振动发生器和加速度测量组件的设置，启动振动发生器，第一加速度计、第二加速度计和第三加速度计分别采集悬臂、支柱和弹性底座的加速度数据，根据该加速度数据分析得出特高压直流旁路开关的抗震性能，弹性底座不仅起到缓冲振动的作用，还可降低非线性振动对加速度测量组件的干扰，提高数据采集的精度，提高试验数据及分析结果的可靠性。

Description

特高压直流旁路开关抗震试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及旁路开关抗震试验技术领域，特别是涉及一种特高压直流旁路开关抗震试验装置及试验方法。

背景技术

随着电力工业的不断发展及不同地域的用电复杂性，电力部门对输配电设备的可靠性、安全性等提出了更高要求。直流旁路开关是特高压直流输电设备中必不可少的构件，其对输电可靠性和安全性起着举足轻重的作用，特高压直流旁路开关的主要作用是与隔离开关相互配合，退出需要检修的换流桥，或者将闭锁的换流桥重新投入运行，且不影响已投运的换流桥的正常运送功率，从而提高直流输电系统的可靠性和能量的可利用率。目前，还没有模拟地震状况并检测直流旁路开关抗震性能的相关试验装置。

发明内容

基于此，有必要针对当前无法对直流旁路开关抗震性能测试的问题，提供一种特高压直流旁路开关抗震试验装置及其试验方法。

其技术方案如下：

一种特高压直流旁路开关抗震试验装置，包括特高压直流旁路开关，特高压直流旁路开关包括支柱、悬臂和弹性底座，悬臂和弹性底座分别设在支柱的两端，还设有控制特高压直流旁路开关运行的控制柜，控制柜设在支柱和弹性底座之间；振动发生器，振动发生器的输出端与弹性底座的振动接收端连接；及加速度测量组件，加速度测量组件包括第一加速度计、第二加速度计和第三加速度计，第一加速度计用于测量悬臂的加速度数据，第一加速度计设于悬臂，第二加速度计用于测量支柱的加速度数据，第二加速度计设于支柱，第三加速度计用于测量弹性底座的加速度数据，第三加速度计设于弹性底座。

上述特高压直流旁路开关抗震试验装置，通过振动发生器和加速度测量组件的设置，启动振动发生器，第一加速度计、第二加速度计和第三加速度计分别采集悬臂、支柱和弹性底座的加速度数据，根据该加速度数据分析得出特高压直流旁路开关的抗震性能，弹性底座不仅起到缓冲振动的作用，还可降低非线性振动对加速度测量组件的干扰，提高数据采集的精度，提高试验数据及分析结果的可靠性。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，第三加速度计设有至少三个，多个第三加速度计形成第一检测平面。形成第一检测平面的多个第三加速度计使得检测到的弹性底座位置的加速度数据更加精准，同时，第一检测平面内不同位置的第三加速度计检测不同位置处的加速度数据，更精确的测量弹性底座不同位置的振动情况，以更全面的分析弹性底座的设置对特高压直流旁路开关抗震性能的影响。

在其中一个实施例中，支柱和弹性底座之间还设有支架，加速度测量组件还包括第四加速度计，第四加速度计用于测量支架的加速度数据，第四加速度计设于远离弹性底座一侧的支架的端部。设置第四加速度于支架上，以测量并分析支架对振动的放大作用。

在其中一个实施例中，支柱包括串联设置的至少两个支柱绝缘子，各个支柱绝缘子设有至少一个第二加速度计。根据电压的实际情况串接设有多个支柱绝缘子，以满足实际的电路传输需求，各支柱绝缘子均设有第二加速度计以测量支柱不同位置的加速度数据，提高抗震性能的分析精度。

在其中一个实施例中，悬臂包括第一悬臂绝缘子和第二悬臂绝缘子，第一悬臂绝缘子的一端与支柱垂直连接，第二悬臂绝缘子的一端与支柱垂直连接，第一悬臂绝缘子设有至少一个第一加速度计，第二悬臂绝缘子设有至少一个第一加速度计。第一悬臂绝缘子和第二悬臂绝缘子均设有第一加速度计以获得悬臂不同位置的加速度数据，更精确的分析振动对悬臂不同位置的影响。

在其中一个实施例中，加速度测量组件还包括第五加速度计，第五加速度计用于测量控制柜的加速度数据，第五加速度计设于控制柜。第五加速度计测量控制柜的加速度数据，以进一步分析控制柜位置的抗震性能。

在其中一个实施例中，还包括应变测量组件，应变测量组件包括第一应变计和第二应变计，第一应变计用于测量悬臂的应变数据，第一应变计设于悬臂，第二应变计用于测量支柱的应变数据，第二应变计设于支柱。应变测量组件的设置是对加速度测量组件的进一步补充，以进一步获得悬臂和支柱的应变数据，提高抗震性能分析的全面性。

在其中一个实施例中，第一应变计包括四个第一应变片，第一应变片均布设于悬臂的截面，第二应变计包括四个第二应变片，第二应变片均布于支柱的截面。均布设置的四个第一应变片测得悬臂截面的不同位置的应变数据，均布设置的四个第二应变片测得支柱截面的不同位置的应变数据，提高应变数据的采集精度，提高分析结果的可靠性。

在其中一个实施例中，还设有终端处理器，终端处理器设有显示部，振动发生器和加速度测量组件均与终端处理器电性连接。显示部将测得的数据得以汇总并显示，以更形象的显示测量结果。

一种特高压直流旁路开关抗震试验装置的试验方法，包括以下步骤：

将特高压直流旁路开关安装于振动发生器；

在悬臂布置至少一个第一加速度计，在支柱布置至少一个第二加速度计，在弹性底座布置至少一个第三加速度计；

启动振动发生器；

第一加速度计、第二加速度计和第三加速度计分别采集悬臂加速度值、支柱加速度值和弹性底座加速度值；

对采集到的悬臂加速度值、支柱加速度值和弹性底座加速度值进行处理分析，得到特高压直流旁路开关的抗震性能。

通过第一加速度计、第二加速度计和第三加速度计的设置，分别测得悬臂、支柱和弹性底座的加速度值，对其分析和处理得到特高压直流旁路开关的抗震性能。

附图说明

图1为特高压直流旁路开关的整体结构主视图；

图2为特高压直流旁路开关的整体结构左视图；

图3为特高压直流旁路开关抗震试验装置的加速度测量组件布置示意图；

图4为特高压直流旁路开关抗震试验装置的应变测量组件布置示意图；

图5为弹性底座的第三加速度计的布置示意图；

图6为第一应变计的应变花布置示意图；

图7为第二应变计的应变和布置示意图。

110、第一屏蔽罩，120、第二屏蔽罩，210、第一悬臂绝缘子，220、第二悬臂绝缘子，300、支柱绝缘子，400、控制柜，500、支架，600、弹性底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

需要说明的是，文中所称元件与另一个元件“固定”时，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4所示，一种特高压直流旁路开关抗震试验装置，包括特高压直流旁路开关，特高压直流旁路开关包括支柱、悬臂和弹性底座600，悬臂和弹性底座600分别设在支柱的两端，还设有控制特高压直流旁路开关运行的控制柜400，控制柜400设在支柱和弹性底座600之间；振动发生器，振动发生器的输出端与弹性底座600的振动接收端连接；及加速度测量组件，加速度测量组件包括第一加速度计A1、第二加速度计A2和第三加速度计A3，第一加速度计A1用于测量悬臂的加速度数据，第一加速度计A1设于悬臂，第二加速度计A2用于测量支柱的加速度数据，第二加速度计A2设于支柱，第三加速度计A3用于测量弹性底座600的加速度数据，第三加速度计A3设于弹性底座600。

通过振动发生器和加速度测量组件的设置，启动振动发生器，第一加速度计A1、第二加速度计A2和第三加速度计A3分别采集悬臂、支柱和弹性底座600的加速度数据，根据该加速度数据分析得出特高压直流旁路开关的抗震性能，弹性底座600不仅起到缓冲振动的作用，还可降低非线性振动对加速度测量组件的干扰，提高数据采集的精度，提高试验数据及分析结果的可靠性。

进一步的，弹性底座600的形状为矩形或圆形，弹性底座600由弹性材质制作而成。弹性底座600可以是由两块平行设置的板和设在两个板之间的多个并列分布的弹簧制作而成；弹性底座600还可以是软性材质制作而成，如海绵、棉质填充物、软质硅胶等。

由于弹性底座600的弹性作用，其不仅可起到普通的缓冲振动作用，当其由软性材质制作而成时，还可起到抵消部分振动力的作用。因弹性底座600柔软的特性，当振动发生器产生振动时，弹性底座600不同位置接收到的振动作用力不同，进而导致弹性底座600的不同位置出现一高一低的情况，此时，相当于在弹性底座600位置产生一个转角，转动带来的惯性力与水平地震作用抵消，从而减小设备上的地震作用。

另外，如图1和图2所示，弹性底座600的底部与地面相连，弹性底座600的顶部与特高压直流旁路开关的支架500相连，起到减小设备受到的地震作用的效果。由于弹性的原因，消除弹性底座600的非线性对测量的干扰，获得设备的真实动力特性。

在上述任一实施例的基础上，第三加速度计A3设有至少三个，多个第三加速度计A3形成第一检测平面。形成第一检测平面的多个第三加速度计A3使得检测到的弹性底座600位置的加速度数据更加精准，同时，第一检测平面内不同位置的第三加速度计A3检测不同位置处的加速度数据，更精确的测量弹性底座600不同位置的振动情况，以更全面的分析弹性底座600的设置对特高压直流旁路开关抗震性能的影响。

进一步的，第三加速度计A3设于弹性底座600的、与支架500连接的一侧，通过检测该位置的加速度数据以处理和分析经过弹性底座600缓冲后振动的减弱情况。

具体的，如图5所示，第三加速度计A3设有四个，四个第三加速度计A3均布设在弹性底座600上。

更进一步的，位于支架500一侧的弹性底座600的端部为第一侧端，位于振动发生器一侧的弹性底座600的端部为第二侧端，第一侧端和第二侧端均设有至少三个第三加速度计A3，第一侧端的第三加速度计A3用于测量经过弹性底座600缓冲后的振动情况，第二侧端的第三加速度计A3由于靠近振动发生器，其检测到的加速度数据接近振动发生器实际发出的加速度数据，通过第一侧端和第二侧端分别测得的加速度数据以精确分析弹性底座600的缓冲作用对振动的减弱作用。

如图1至图4所示，支柱和弹性底座600之间还设有支架500，加速度测量组件还包括第四加速度计A4，第四加速度计A4用于测量支架500的加速度数据，第四加速度计A4设于远离弹性底座600一侧的支架500的端部。设置第四加速度A4于支架500上，以测量并分析支架500对振动的放大作用。

如图1至图4所示，支柱包括串联设置的至少两个支柱绝缘子300，各个支柱绝缘子300设有至少一个第二加速度计A2。根据电压的实际情况串接设有多个支柱绝缘子300，以满足实际的电路传输需求，各支柱绝缘子300均设有第二加速度计以测量支柱不同位置的加速度数据，提高抗震性能的分析精度。

实际设置中，电压越高，则需要串接更多个支柱绝缘子300以提高悬臂的高度满足电能传输需要。

进一步的，如图3所示，第二加速度计A2设在支柱绝缘子300的顶端，以测得各支柱绝缘子300的加速度响应数据。

更进一步的，支柱绝缘子300的两个端部均设有第二加速度计A2。

再进一步的，支柱绝缘子300的重心位置处也设有第二加速度计A2，以更进一步的测得支柱不同位置的加速度数据。

如图1、图3和图4所示，悬臂包括第一悬臂绝缘子210和第二悬臂绝缘子220，第一悬臂绝缘子210的一端与支柱垂直连接，第二悬臂绝缘子220的一端与支柱垂直连接，第一悬臂绝缘子210设有至少一个第一加速度计A1，第二悬臂绝缘子220设有至少一个第一加速度计A1。第一悬臂绝缘子210和第二悬臂绝缘子220均设有第一加速度计A1以获得悬臂不同位置的加速度数据，更精确的分析振动对悬臂不同位置的影响。

进一步的，悬臂和支柱之间呈“T”字型设置，第一悬臂绝缘子210的一端与支柱的一端垂直连接，第一悬臂绝缘子210的另一端设有第一屏蔽罩110；第二悬臂绝缘子220的一端与支柱的一端垂直连接，第二悬臂绝缘子220的另一端设有第二屏蔽罩120，第一屏蔽罩110和第二屏蔽罩120的设置可屏蔽掉周边电路设备的运行干扰，提高直流输电系统的运行稳定性，提高换流站回路的运行稳定性并提高能量利用率。

另外，还可以是：第一悬臂绝缘子210的两端均设有第一加速度计A1，第二悬臂绝缘子220的两端均设有第一加速度计A1，更进一步的，第一悬臂绝缘子210和第二悬臂绝缘子220的重心位置也均设有第一加速度计A1，以更精准得到悬臂各位置的加速度数据。

如图3所示，加速度测量组件还包括第五加速度计A5，第五加速度计A5用于测量控制柜400的加速度数据，第五加速度计A5设于控制柜400。第五加速度计A5测量控制柜400的加速度数据，以进一步分析控制柜400位置的抗震性能。

具体的，第五加速度计A5设在控制柜400的顶部。

在上述任一个实施例的基础上进一步优选，第一加速度计A1、第二加速度计A2、第三加速度计A3、第四加速度计A4和第五加速度计A5均为三向加速度计。

如图4所示，还包括应变测量组件，应变测量组件包括第一应变计S1和第二应变计S2，第一应变计S1用于测量悬臂的应变数据，第一应变计S1设于悬臂，第二应变计S2用于测量支柱的应变数据，第二应变计S2设于支柱。应变测量组件的设置是对加速度测量组件的进一步补充，以进一步获得悬臂和支柱的应变数据，提高抗震性能分析的全面性。

进一步的，第一应变计S1设于第一悬臂绝缘子210的、与支柱连接位置的一端，也即第一应变计S1设于靠近支柱一侧的第一悬臂绝缘子210的一端，第二应变计S2设于支柱的底端，也即，第二应变计S2设于支柱底端的支柱绝缘子300的底端。

更进一步的，靠近支柱一侧的第一悬臂绝缘子210的端部设有第一应变计S1，靠近支柱一侧的第二悬臂绝缘子220的端部也设有第一应变计S1。

如图6、图7所示，第一应变计S1包括四个第一应变片S11，第一应变片S11均布设于悬臂的截面，第二应变计S2包括四个第二应变片S21，第二应变片S21均布于支柱的截面。均布设置的四个第一应变片S11测得悬臂截面的不同位置的应变数据，均布设置的四个第二应变片S21测得支柱截面的不同位置的应变数据，提高应变数据的采集精度，提高分析结果的可靠性。

在上述任一个实施例的基础上，还设有终端处理器，终端处理器设有显示部，振动发生器和加速度测量组件均与终端处理器电性连接。显示部将测得的数据得以汇总并显示，以更形象的显示测量结果。

进一步的，终端处理器还与计算设备连接，计算设备还与显示部电性连接，以利用计算设备实时处理分析得出特高压直流旁路开关的抗震性能，并显示在显示部。

更进一步的，显示部为显示器或一显示屏。

本发明还提供一种特高压直流旁路开关抗震试验装置的试验方法，包括以下步骤：

将特高压直流旁路开关安装于振动发生器；

在悬臂布置至少一个第一加速度计A1，在支柱布置至少一个第二加速度计A2，在弹性底座600布置至少一个第三加速度计A3；

启动振动发生器；

第一加速度计A1、第二加速度计A2和第三加速度计A3分别采集悬臂加速度值、支柱加速度值和弹性底座600加速度值；

对采集到的悬臂加速度值、支柱加速度值和弹性底座600加速度值进行处理分析，得到特高压直流旁路开关的抗震性能。

通过第一加速度计A1、第二加速度计A2和第三加速度计A3的设置，分别测得悬臂、支柱和弹性底座600的加速度值，对其分析和处理得到特高压直流旁路开关的抗震性能。

试验时，振动发生器选取地震波为新松人工地震波三向，规定旁路开关轴向在水平面的投影为x向，水平面内垂直旁路开关轴线方向为y向，竖向为z向。采用三向输入，输入峰值加速度比例为y：x：z为1:0.85:0.65。为试验得到不同工况下的振动情况，特设置以下五种工况安排，如下表所示：

表格1.抗震试验工况

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，包括：

特高压直流旁路开关，所述特高压直流旁路开关包括支柱、悬臂和弹性底座，所述悬臂和所述弹性底座分别设在所述支柱的两端，还设有控制所述特高压直流旁路开关运行的控制柜，所述控制柜设在所述支柱和所述弹性底座之间；

振动发生器，所述振动发生器的输出端与所述弹性底座的振动接收端连接；及

加速度测量组件，所述加速度测量组件包括第一加速度计、第二加速度计和第三加速度计，所述第一加速度计用于测量所述悬臂的加速度数据，所述第一加速度计设于所述悬臂，所述第二加速度计用于测量所述支柱的加速度数据，所述第二加速度计设于所述支柱，所述第三加速度计用于测量所述弹性底座的加速度数据，所述第三加速度计设于所述弹性底座。

2.根据权利要求1所述的特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，所述第三加速度计设有至少三个，多个所述第三加速度计形成第一检测平面。

3.根据权利要求1所述的特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，所述支柱和所述弹性底座之间还设有支架，所述加速度测量组件还包括第四加速度计，所述第四加速度计用于测量所述支架的加速度数据，所述第四加速度计设于远离所述弹性底座一侧的所述支架的端部。

4.根据权利要求1所述的特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，所述支柱包括串联设置的至少两个支柱绝缘子，各个所述支柱绝缘子设有至少一个第二加速度计。

5.根据权利要求1所述的特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，所述悬臂包括第一悬臂绝缘子和第二悬臂绝缘子，所述第一悬臂绝缘子的一端与所述支柱垂直连接，所述第二悬臂绝缘子的一端与所述支柱垂直连接，所述第一悬臂绝缘子设有至少一个第一加速度计，所述第二悬臂绝缘子设有至少一个第一加速度计。

6.根据权利要求1所述的特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，所述加速度测量组件还包括第五加速度计，所述第五加速度计用于测量所述控制柜的加速度数据，所述第五加速度计设于所述控制柜。

7.根据权利要求1所述的特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，还包括应变测量组件，所述应变测量组件包括第一应变计和第二应变计，所述第一应变计用于测量所述悬臂的应变数据，所述第一应变计设于所述悬臂，所述第二应变计用于测量所述支柱的应变数据，所述第二应变计设于所述支柱。

8.根据权利要求7所述的特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，所述第一应变计包括四个第一应变片，所述第一应变片均布设于所述悬臂的截面，所述第二应变计包括四个第二应变片，所述第二应变片均布于所述支柱的截面。

9.根据权利要求1-8任一项所述的特高压直流旁路开关抗震试验装置，其特征在于，还设有终端处理器，所述终端处理器设有显示部，所述振动发生器和所述加速度测量组件均与所述终端处理器电性连接。

10.一种特高压直流旁路开关抗震试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

将特高压直流旁路开关安装于振动发生器；

在悬臂布置至少一个第一加速度计，在支柱布置至少一个第二加速度计，在弹性底座布置至少一个第三加速度计；

启动所述振动发生器；

所述第一加速度计、所述第二加速度计和所述第三加速度计分别采集悬臂加速度值、支柱加速度值和弹性底座加速度值；

对采集到的所述悬臂加速度值、所述支柱加速度值和所述弹性底座加速度值进行处理分析，得到特高压直流旁路开关的抗震性能。