CN110690675B - 一种提高抗震性能的特高压穿墙套管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高抗震性能的特高压穿墙套管，安装于阀厅山墙上，包括槽钢预埋件、安装钢板、穿墙套管和金属法兰；阀厅山墙开设有预留孔，预留孔规格与安装钢板规格匹配；安装钢板平行设有两品，两品安装钢板位于预留孔内，并且安装钢板两端分别通过槽钢预埋件焊接而固定在阀厅山墙上；安装钢板中心开有第一中心孔，金属法兰中心开有第二中心孔，金属法兰通过安装螺栓固定在安装钢板上，第一中心孔对准第二中心孔；穿墙套管穿过第二中心孔、第一中心孔而套设在两品安装钢板上。本装置构造简单，易于制作，安装方便，价格低廉，普适性强，能够对特高压穿墙套管起到有效的保护作用，且在使用过程中不会影响设备的正常电气功能。

Description

一种提高抗震性能的特高压穿墙套管

技术领域

本发明涉及变电设备技术领领域，尤其涉及一种提高抗震性能的特高压穿墙套管。

背景技术

随着高压直流输电技术的发展，直流输电在中国电网的构成中，尤其是“西电东送”中发挥了巨大的作用。作为电力来源的西南地区，其处于地震多发地带，相关的电力设备在地震作用下的安全性需要受到关注。电力系统在历次地震中都表新出了极高的易损性，1994年美国Northridge所造成的电力系统震害主要集中于230kV和550kV变电站，此次地震还造成北美地区110万人的用电中断；1995年日本神户地震中，变压器瓷质套管的损坏引起大约有100万用户停电。而2008年在我国发生的汶川大地震中，变电站高压电气设备损坏主要是瓷套或瓷套相连部位如法兰等的损坏。地震灾害已成为威胁电力系统安全运行的重要因素。

穿墙套管是直流输电换流站中主要的电力设备之一，一般安装在阀厅的山墙上，起到连接阀厅内侧阀塔与阀厅外侧外直流场电力设备的作用。地震作用下穿墙套管的抗震性能是确保输电系统安全可靠运行的关键，且由于其造价昂贵，地震中如果发生破坏会造成经济上的重大损失。

一般穿墙套管的安装通过金属法兰耳板仅与一品焊接于阀厅山墙上的钢板用锚栓连接，且安装钢板的壁厚仅30mm，特高压穿墙套管自重可达10t，典型的长悬臂结构形式对于抗震极为不利，且单品厚度较薄的安装钢板在地震作用下自身易发生扭转变形，带动其上锚固的穿墙套管一起摆动，放大了穿墙套管的顶部位移、加速度和根部应力等地震响应。穿墙套管顶部出线端一般使用母线和其它设备相连，若在地震中穿墙套管顶部出现较大的位移，有可能造成母线的拉紧导致设备破坏；内外套管采用复合材料，在根部法兰位置应力过大容易造成开裂；目前还没有可靠的技术能让特高压换流站准确无误地在地震波到来前及时切断电源，且穿墙套管内部加速度过大，容易诱发电气绝缘问题，危机到整个换流站的安全运行。

为了提高电气设备的抗震性能，增加阻尼减震设施是常用的选择。然而采用这类金属摩擦阻尼装置存在以下问题：一，考虑到所设置的阻尼装置的参数必须根据穿墙套管和阀厅结构的动力特性来进行选取，需要预先进行有限元模拟或试验测量，工作量大；二，针对每一个阀厅和每一根穿墙套管都需要按照要求进行相应阻尼减震参数的设计，普适性差；三，阻尼器的价格较高，成本较高；四，阻尼减震装置的安装要求精度较高，施工难度大；五，阻尼器特殊的金属材料可能会影响设备的正常电气功能。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种提高抗震性能的特高压穿墙套管。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种提高抗震性能的特高压穿墙套管，安装于阀厅山墙上，包括槽钢预埋件、安装钢板、穿墙套管和金属法兰；所述阀厅山墙开设有预留孔，所述预留孔规格与所述安装钢板规格匹配；所述安装钢板平行设有两品，两品所述安装钢板位于所述预留孔内，并且所述安装钢板两端分别通过所述槽钢预埋件焊接而固定在所述阀厅山墙上；所述安装钢板中心开有第一中心孔，所述金属法兰中心开有第二中心孔，所述金属法兰通过安装螺栓固定在所述安装钢板上，所述第一中心孔对准所述第二中心孔；所述穿墙套管穿过所述第二中心孔、第一中心孔而套设在两品所述安装钢板上。

槽钢预埋件，可将安装钢板稳定固定在阀厅山墙上；金属法兰与安装钢板的配合，可使穿墙套管稳定固定作用。

所述槽钢预埋件开口方向面向阀厅山墙方向，并沿垂直墙体方向通过焊接固定在所述阀厅山墙上，所述槽钢预埋件长度与所述阀厅山墙厚度保持一致。

两品所述安装钢板四个角分别设置有施工孔洞。施工孔洞的设置，可方便安装人员在安装钢板外侧将扳手通过并拧紧螺栓，完成穿墙套管与安装钢板的锚固连接。

所述施工孔洞周围沿垂直所述安装钢板外侧方向焊接有空心钢圆管加固件，所述空心钢圆管加固件的长度范围为50mm～55mm。空心钢圆管加固件，可保证施工孔洞附近区域在地震等载荷作用下不会发生局部翘曲变形。

所述空心钢圆管加固件的壁厚为10mm～12mm。空心钢圆管加固件的壁厚可以自身拥有足够的刚度防止变形。

所述穿墙套管中部靠近两品所述安装钢板的两侧分别安装有第一法兰，所述穿墙套管外端的两端分别安装有第二法兰。第一法兰与第二法兰的设置，可使穿墙套管稳固安装在安装钢板上。

所述阀厅山墙的厚度范围为400mm～450mm。

所述安装钢板厚度范围为50mm～60mm，两品所述安装钢板之间的间距范围为250mm～260mm。安装钢板厚度范围的设定，可使其拥有足够的面外抗弯刚度，保证地震作用下安装钢板不会先于穿墙套管发生屈曲破坏；两品安装钢板之间的间距可增大固定穿墙套管的区域来提高连接部位的抗弯刚度和抗震性能

所述安装钢板第一中心孔周围安装有与所述安装螺栓相吻合的螺栓孔；所述金属法兰两端分别设有耳板，所述耳板开设有螺栓安装孔，所述螺栓安装孔的规格与所述螺栓孔的规格相吻合；所述安装螺栓穿设在所述螺栓孔与螺栓安装孔上。

所述槽钢预埋件包括若干根槽形钢连接件，若干根槽形钢连接件预埋在所述预留孔内并环绕所述安装钢板四周，所述安装钢板端部四周通过焊接于一圈多根槽形钢连接件而固定于所述阀厅山墙上。

与现有技术对比，本发明的优点在于：本装置构造简单，易于制作，安装方便，价格低廉，普适性强，能够对特高压穿墙套管起到有效的保护作用，且在使用过程中不会影响设备的正常电气功能。

附图说明

图1为本发明实施例阀厅—特高压穿墙套管的整体结构示意图；

图2为本发明实施例特高压穿墙套管安装示意图；

图3为本发明实施例特高压穿墙套管安装示意详图；

图4为本发明实施例安装钢板的剖面示意图；

图5为本发明实施例安装钢板的立体图。

图中附图标记含义：1、阀厅；2、阀厅山墙；3、槽钢预埋件；4、安装钢板；5、穿墙套管；6、金属法兰；7、安装螺栓；8、第一中心孔；9、螺栓孔；10、施工孔洞；11、空心钢圆管加固件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图5，为一种提高抗震性能的特高压穿墙套管，安装于阀厅山墙2上，包括槽钢预埋件3、安装钢板4、穿墙套管5和金属法兰6；阀厅山墙2开设有预留孔，预留孔规格与安装钢板4规格匹配；安装钢板4平行设有两品，两品安装钢板4位于预留孔内，并且安装钢板4两端分别通过槽钢预埋件3焊接而固定在阀厅山墙2上；安装钢板4中心开有第一中心孔8，金属法兰6中心开有第二中心孔，金属法兰6通过安装螺栓7固定在安装钢板4上，第一中心孔8对准第二中心孔；穿墙套管5穿过第二中心孔、第一中心孔8而套设在两品安装钢板4上。

槽钢预埋件3，可将安装钢板4稳定固定在阀厅山墙2上；金属法兰6与安装钢板4的配合，可使穿墙套管5稳定固定作用。

槽钢预埋件3开口方向面向阀厅山墙2方向，并沿垂直墙体方向通过焊接固定在阀厅山墙2上，槽钢预埋件3长度与阀厅山墙2厚度保持一致。

两品安装钢板4四个角分别设置有施工孔洞10。施工孔洞10的设置，可方便安装人员在安装钢板4外侧将扳手通过并拧紧螺栓，完成穿墙套管5与安装钢板4的锚固连接。

施工孔洞10周围沿垂直安装钢板4外侧方向焊接有空心钢圆管加固件11，空心钢圆管加固件11的长度范围为50mm～55mm。空心钢圆管加固件11，可保证施工孔洞10附近区域在地震等载荷作用下不会发生局部翘曲变形。

空心钢圆管加固件11的壁厚为10mm～12mm。空心钢圆管加固件11的壁厚可以自身拥有足够的刚度防止变形。

穿墙套管5中部靠近两品安装钢板4的两侧分别安装有第一法兰，穿墙套管5外端的两端分别安装有第二法兰。第一法兰与第二法兰的设置，可使穿墙套管5稳固安装在安装钢板4上。

阀厅山墙2的厚度范围为400mm～450mm。

安装钢板4厚度范围为50mm～60mm，两品安装钢板4之间的间距范围为250mm～260mm。安装钢板4厚度范围的设定，可使其拥有足够的面外抗弯刚度，保证地震作用下安装钢板4不会先于穿墙套管5发生屈曲破坏；两品安装钢板4之间的间距可增大固定穿墙套管5的区域来提高连接部位的抗弯刚度和抗震性能

安装钢板4第一中心孔8周围安装有与安装螺栓7相吻合的螺栓孔9；金属法兰6两端分别设有耳板，耳板开设有螺栓安装孔，螺栓安装孔的规格与螺栓孔9的规格相吻合；安装螺栓7穿设在螺栓孔9与螺栓螺栓安装孔上。

槽钢预埋件3包括若干根槽形钢连接件，若干根槽形钢连接件预埋在预留孔内并环绕安装钢板4四周，安装钢板4端部四周通过焊接于一圈多根槽形钢连接件而固定于阀厅山墙2上。

本实施例中，槽钢预埋件3和安装钢板4的材料选用变电站建设钢常用钢板材料。本穿墙套筒分为户内段和户外段，两者通过中间的法兰套筒连接在一起，法兰套筒套设在两品安装钢板4上，其两端分别通过第一法兰与户内段、户外段分别相接，户内段、户外段的另一端分别安装有第二法兰。

本实施例的安装方式可有效减小穿墙套管5的地震响应。在阀厅1的阀厅山墙2的预留孔洞四周通过焊接均匀布置槽钢预埋件3。两块安装钢板4保持一定间距并通过与槽钢预埋件3焊接而固定在阀厅山墙2上。穿墙套管5穿过安装钢板4的第一中心孔8，金属法兰6与安装钢板4在对应的螺栓孔9处对齐，安装人员在外侧穿过螺栓并通过安装钢板4上的施工孔将扳手伸入内侧紧固螺栓完成锚固连接。

在地震作用下，由于特高压穿墙套管长悬臂的结构特点，且自身重量较大，通过安装钢板4可以极大地提高穿墙套管5安装部位的抗弯刚度，避免安装钢板4自身在开孔处和局部发生翘曲变形，从而改善特高压穿墙套管的抗震性能。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种提高抗震性能的特高压穿墙套管，安装于阀厅山墙上，其特征在于：包括槽钢预埋件、安装钢板、穿墙套管和金属法兰；所述阀厅山墙开设有预留孔，所述预留孔规格与所述安装钢板规格匹配；所述安装钢板平行设有两品，两品所述安装钢板位于所述预留孔内，并且所述安装钢板两端分别通过所述槽钢预埋件焊接而固定在所述阀厅山墙上；所述安装钢板中心开有第一中心孔，所述金属法兰中心开有第二中心孔，所述金属法兰通过安装螺栓固定在所述安装钢板上，所述第一中心孔对准所述第二中心孔；所述穿墙套管穿过所述第二中心孔、第一中心孔而套设在两品所述安装钢板上。

2.根据权利要求1所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：所述槽钢预埋件开口方向面向阀厅山墙方向，并沿垂直墙体方向通过焊接固定在所述阀厅山墙上，所述槽钢预埋件长度与所述阀厅山墙厚度保持一致。

3.根据权利要求1所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：两品所述安装钢板四个角分别设置有施工孔洞。

4.根据权利要求3所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：所述施工孔洞周围沿垂直所述安装钢板外侧方向焊接有空心钢圆管加固件，所述空心钢圆管加固件的长度范围为50mm～55mm。

5.根据权利要求4所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：所述空心钢圆管加固件的壁厚为10mm～12mm。

6.根据权利要求1所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：所述穿墙套管中部靠近两品所述安装钢板的两侧分别安装有第一法兰，所述穿墙套管外端的两端分别安装有第二法兰。

7.根据权利要求1所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：所述阀厅山墙的厚度范围为400mm～450mm。

8.根据权利要求1所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：所述安装钢板厚度范围为50mm～60mm，两品所述安装钢板之间的间距范围为250mm～260mm。

9.根据权利要求1所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：所述安装钢板第一中心孔周围安装有与所述安装螺栓相吻合的螺栓孔；所述金属法兰两端分别设有耳板，所述耳板开设有螺栓安装孔，所述螺栓安装孔的规格与所述螺栓孔的规格相吻合；所述安装螺栓穿设在所述螺栓孔与所述螺栓安装孔上。

10.根据权利要求1所述的提高抗震性能的特高压穿墙套管，其特征在于：所述槽钢预埋件包括若干根槽形钢连接件，若干根槽形钢连接件预埋在所述预留孔内并环绕所述安装钢板四周，所述安装钢板端部四周通过焊接于一圈多根槽形钢连接件而固定于所述阀厅山墙上。

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