CN111122312A - 一种用于避雷器金具极限承载力的测量装置 - Google Patents

一种用于避雷器金具极限承载力的测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于避雷器金具极限承载力的测量装置，包括：作动器(8)、第一反力墙(12)和第二反力墙(14)；被测避雷器金具的第一连接点(1)与所述作动器(8)的一端固定连接；所述作动器(8)用于给所述被测避雷器金具提供水平方向形变的力；所述被测避雷器金具的第二连接点(2)与所述第二反力墙(14)固定连接；所述作动器(8)包括位移传感器，所述位移传感器测量所述动作器(8)的力；当所述被测避雷器金具发生形变时所述位移传感器测量的力为所述被测避雷器金具的极限承载力。本发明提供的测量装置试验成本低且结构简单，通过对避雷器金具进行极限承载力的测定，来评估其在地震载荷作用下的抗震性能。

Description

一种用于避雷器金具极限承载力的测量装置
技术领域
本发明涉及电网减灾技术，具体涉及一种用于避雷器金具极限承载力的测量装置。
背景技术
中国是地震多发国家，近些年发生在中国汶川地震(2008年)、玉树地震(2010年)以及芦山地震(2013年)均给电力设施造成了严重破坏，并造成了停电、停水、停产、通信障碍、救援困难等二次损失。地震灾害不仅表现为各类结构在强烈地震中遭受严重破坏，而且可导致各类生命线工程系统的功能会受到极大的损害乃至彻底丧失。电力系统作为生命线工程的重要组成部分，一旦失效或遭到破坏，就会造成严重的灾害和难以估量的经济损失，电力中断不仅严重影响正常的生产生活和抗震救灾工作，而且有可能引发火灾等次生灾害，严重威胁人们的生命和财产安全。
特高压换流站阀厅与直流场内连接设备较多，交直流混合，结构复杂，布置紧凑，设备间金具连接的形状、刚度、设备间距等会对回路的抗震性能产生一定的影响。若互联金具设计冗余度不足，地震作用下设备间的相互耦连效应将大大增大，通过开展特高压直流换流站典型金具机械强度特性研究，形成减小地震耦合效应的特高压换流站阀厅互联设备连接金具与直流场典型滑动金具抗震设计优化技术，在提高回路抗震性能的同时，将产生很好的经济和社会效益。
目前，对于评估传统的电气设备抗震能力一般都通过振动台试验进行，通过逐步提高输入地震波载荷的加速度峰值，直至结构发生损坏，此时所得到的承载力为结构在地震载荷作用下的极限承载力。但是，通过振动台试验得到地震载荷作用下设备的极限承载力成本高，对设备结构特点也有要求，而如图1所示避雷器金具，第一连接点和2分别与管母连接，第三连接面吊装，如果进行地震模拟振动台试验，需要将金具与其它设备一起组合安装，从而考察该互联设备的极限承载力，试验成本和复杂程度均有所增大。因此，设计一套简洁而实用的避雷器金具极限承载力的测量装置来评估金具在地震载荷作用下的极限承载力变得尤其重要。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的测试避雷器金具极限承载力时试验成本、复杂程度大的问题，本发明提供一种用于避雷器金具极限承载力的测量装置。通过对避雷器金具进行极限承载力的测定，来评估其在地震载荷作用下的抗震性能。
本发明提供的技术方案是：一种用于避雷器金具极限承载力的测量装置，包括：
作动器(8)、第一反力墙(12)和第二反力墙(14)；
被测避雷器金具的第一连接点(1)与所述作动器(8)的一端固定连接；所述作动器(8)用于给所述被测避雷器金具提供水平方向形变的力；
所述被测避雷器金具的第二连接点(2)与所述第二反力墙(14)固定连接；
所述作动器(8)的另一端与所述第一反力墙(12)固定连接；
所述作动器(8)包括位移传感器，所述位移传感器测量所述动作器(8)的力；当所述被测避雷器金具发生形变时所述位移传感器测量的力为所述被测避雷器金具的极限承载力。
优选的，所述第一连接点(1)和第二连接点(2)分别为避雷器金具与管母的连接端。
优选的，所述被测避雷器金具的第一连接点与所述作动器(8)的一端固定连接；所述作动器(8)用于给所述被测避雷器金具提供水平方向形变的力，包括：
在所述被测避雷器金具的第一连接点(1)与所述作动器(8)的一端的接触面上设定一个固定点，所述固定点的偏心距为预设长度；
所述被测避雷器金具的第一连接点(1)基于所述固定点与所述作动器(8)的一端按第一预设夹角固定连接。
优选的，所述被测避雷器金具(13)还包括：第一轴(4)、第二轴(5)和第三轴(6)；
所述第一轴(4)的一端和第二轴(5)的一端通过万向节水平连接，所述第三轴(6)的一端通过所述万向节竖直连接，所述第一轴(4)、第二轴(5)和第三轴(6)的另一端为自由端；
所述第一连接点(1)位于所述第一轴(4)的自由端，第二连接点(2)位于所述第二轴(5)的自由端；
在所述第三轴(6)的自由端上设置有第三连接点(3)。
优选的，所述测量装置还包括：至少一个方钢管架(9)；
所述方钢管架(9)的水平轴通过所述第三连接点(3)与被测避雷器金具(13)固定连接，所述方钢管架(9)的自由端固定连接在第二反力墙(14)上。
优选的，所述方钢管架(9)的数目根据被测避雷器金具中第三连接点(3)的个数确定。
优选的，所述测量装置还包括：多个固定架(10)；
所述被测避雷器金具基于第二连接点(2)和所述方钢管架(9)的自由端通过所述固定架(10)与第二反力墙(14)固定连接。
优选的，所述方钢管架(9)，包括：第一方形管(91)和第二方形管(92)；
所述第一方形管(91)的一端与所述第二方形管(92)的一端固定连接，且所述第一方形管(91)、第二方形管(92)和连接端呈一定夹角；
所述第一方形管(91)和所述第二方形管(92)的另一端为自由端；所述自由端通过所述固定架(10)固定在第二反力墙(14)上。
优选的，所述第一预设夹角为45°。
优选的，所述预设长度为4cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的技术方案，包括作动器(8)、第一反力墙(12)和第二反力墙(14)；被测避雷器金具的第一连接点(1)与所述作动器(8)的一端固定连接；所述作动器(8)用于给所述被测避雷器金具提供水平方向形变的力；所述被测避雷器金具的第二连接点(2)与所述第二反力墙(14)固定连接；所述作动器(8)的另一端与所述第一反力墙(12)固定连接；所述作动器(8)包括位移传感器，所述位移传感器测量所述动作器(8)的力；当所述被测避雷器金具发生形变时所述位移传感器测量的力为所述被测避雷器金具的极限承载力。本发明提供的测量装置试验成本低且结构简单，通过对金具进行极限承载力的测定，来评估其在地震载荷作用下的抗震性能。
本发明提供的技术方案，本测试系统充分考虑了地震作用的多向性和扭转效应，能更好的评估金具的抗震能力。
附图说明
图1为现有技术中避雷器金具的结构示意图；
图2为本发明提供的避雷器金具极限承载力测量装置的正视图；
图3为本发明实施例中避雷器金具极限承载力测量装置的俯视图；
图4为本发明实施例中偏心加载与作动器作用力的示意图；
其中，1-第一连接点；2-第二连接点；3-第三连接点；4-第一轴；5-第二轴；6-第三轴；7-万向节；8-作动器；9-方形管架；91-第一方形管；92-第二方形管；10-固定架；101-第一固定架；102-第二固定架；11-测量组件；12-第一反力墙；13-避雷器金具；14-第二反力墙。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
极限承载力设计理论所依据的是极限强度理论，其基本原则是求出截面破坏时的极限承载力，然后控制截面在使用载荷作用下的内力不大于破坏时的极限承载力除以安全系数。因此只有结构的极限承载力得以准确评估后，结构安全系数更为精确、科学的取值才会有意义，结构的安全度才能得到充分的保证。
本发明提供的测量装置可以用于测量与管母至少有两个连接点的避雷器金具，本实施例中以具有三个连接点的避雷器金具为例，具体介绍本发明提供的测量装置，当有多个连接点时，避雷器金具与管母连接的任一连接点与作动器8连接，其余连接点通过固定架10和方形管架9按连接点的延伸方向进行固定。
避雷器金具如图1所示，在换流站阀厅中，金具第一连接点1和第二连接点2分别与管母固定，第三连接点3吊装固定，对于该类型金具，不属于大跨度设施和长悬臂结构，因此根据《电力设施抗震设计规范》，评估该金具的抗震性能时，可不考虑竖向地震作用的影响，只需考虑水平双向地震作用的影响，同时考虑地震作用的扭转效应。
避雷器金具在水平双向地震载荷作用下时，根据《建筑抗震设计规范》水平双向载荷之比为1:1。该避雷器金具极限承载力测试装置如图2和图3所示，避雷器金具在地震中主要承受水平向的载荷，因此将第二连接点2和第三连接点3分别固定，第一连接点1与作动器8相连接，由于水平双向载荷之比为1:1，因此作动器8与金具安装轴线夹角为45°。
作动器8自带测量组件11，测量组件11包括：力传感器和位移传感器，通过选择力传感器的精度和采样频率，可精确的记录金具的极限承载力和位移曲线。
在换流站阀厅中避雷器金具通过第二连接点2处截面与管母进行连接固定，在该测试装置中，第二连接点2通过固定架10进行固定，第三连接点3通过设计的方钢管架9固定。
避雷器金具包括第一轴4、第二轴5和第三轴6，第一轴4的一端和第二轴5的一端通过万向节连接，并保持水平方向，万向节套在第三轴6的一端上，第一轴4、第二轴5和第三轴6的另一端为自由端；第一连接点1位于第一轴4的自由端，第二连接点2位于第二轴5的自由端，第三连接点3设置在第三轴6的自由端，第三连接点3通过第一固定架101固定后，第三轴保持垂直。
如图4所示，为了体现地震作用的扭转效应，运用偏心加载的方法，作动器8的作用点与第一连接点1处截面偏心，根据实际安装情况确定偏心距，在本实施例中偏心距设为4cm，作动器的一个分力F1将产生扭矩，以模拟地震作用的扭转效果；另一个分力垂直向外，将金具拉伸。采用力分级加载的方式，直至金具结构发生破坏，此时得出的力即为该金具的极限承载力。
作动器8、第二连接点2、方形管架9和固定架10均固定在反力墙上，其中反力墙用于起固定作用，可以是墙，也可以是其他固定装置。
根据《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》金具类设备的安全系数为2.5，通过极限承载力试验所得到的极限承载力为设为F，则该金具在实际使用中第一连接点处1的最大内力N，需满足下式：
Figure BDA0001847236480000051
在本实施例中方形管架9包括第一方形管91和第二方形管92，但并不限于图2中方形管架9的连接方式，只要在测量装置中将避雷器金具的其余连接点通过方形管架9按连接点的延伸方向进行固定的方式都可以。
本领域技术人员应当明白，以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于避雷器金具极限承载力的测量装置，其特征在于，包括：
作动器(8)、第一反力墙(12)和第二反力墙(14)；
被测避雷器金具的第一连接点(1)与所述作动器(8)的一端固定连接；所述作动器(8)用于给所述被测避雷器金具提供水平方向形变的力；
所述被测避雷器金具的第二连接点(2)与所述第二反力墙(14)固定连接；
所述作动器(8)的另一端与所述第一反力墙(12)固定连接；
所述作动器(8)包括位移传感器，所述位移传感器测量所述动作器(8)的力；当所述被测避雷器金具发生形变时所述位移传感器测量的力为所述被测避雷器金具的极限承载力。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一连接点(1)和第二连接点(2)分别为避雷器金具与管母的连接端。
3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述被测避雷器金具的第一连接点与所述作动器(8)的一端固定连接；所述作动器(8)用于给所述被测避雷器金具提供水平方向形变的力，包括：
在所述被测避雷器金具的第一连接点(1)与所述作动器(8)的一端的接触面上设定一个固定点，所述固定点的偏心距为预设长度；
所述被测避雷器金具的第一连接点(1)基于所述固定点与所述作动器(8)的一端按第一预设夹角固定连接。
4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述被测避雷器金具(13)还包括：第一轴(4)、第二轴(5)和第三轴(6)；
所述第一轴(4)的一端和第二轴(5)的一端通过万向节水平连接，所述第三轴(6)的一端通过所述万向节竖直连接，所述第一轴(4)、第二轴(5)和第三轴(6)的另一端为自由端；
所述第一连接点(1)位于所述第一轴(4)的自由端，第二连接点(2)位于所述第二轴(5)的自由端；
在所述第三轴(6)的自由端上设置有第三连接点(3)。
5.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：至少一个方钢管架(9)；
所述方钢管架(9)的水平轴通过所述第三连接点(3)与被测避雷器金具(13)固定连接，所述方钢管架(9)的自由端固定连接在第二反力墙(14)上。
6.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述方钢管架(9)的数目根据被测避雷器金具中第三连接点(3)的个数确定。
7.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：多个固定架(10)；
所述被测避雷器金具基于第二连接点(2)和所述方钢管架(9)的自由端通过所述固定架(10)与第二反力墙(14)固定连接。
8.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述方钢管架(9)，包括：第一方形管(91)和第二方形管(92)；
所述第一方形管(91)的一端与所述第二方形管(92)的一端固定连接，且所述第一方形管(91)、第二方形管(92)和连接端呈一定夹角；
所述第一方形管(91)和所述第二方形管(92)的另一端为自由端；所述自由端通过所述固定架(10)固定在第二反力墙(14)上。
9.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述第一预设夹角为45°。
10.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述预设长度为4cm。
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