（广东电网有限责任公司惠州供电局 516003）
摘要：为了改善变电站主变压器在地震灾害中破坏大、修复难的现状,提高其抗震能力,以汶川地震中主变压器损坏调研情况为基础,运用隔震和消能减震理论进行了分析论证,提出了在主变压器本体及基础设计中应用隔震和消能减震技术。变电站主变压器的抗震性对于其特殊情形下的运行具有举足轻重的作用,本文以实际的案例为研究对象,分析主变压器的抗震性能的加固和提升措施,从隔震和消能减震等方面进行探讨,为我国的变电站主变压器的抗震建设提供参考性的建议。
1引言
变电站主变压器的抗震性能直接决定了其在地震中的使用效果,由于抗震性能弱所造成的人身财产损失非常大,并且影响电网功能的恢复。以2008年的坟川地震为例,震中的烈度达到了10-11度,四川、山西等省份的电网系统中出现了近500座的线路受损,电力停运的变电站有90座,而线路停运的有180余座,而其中220KV及以上的变电站停运的有14座,线路停运的接近50座,电力损失的负荷接近7000入MW。而在坟川地震两年之后的电网建设,提高了变电站主变压器的结构强度和抗震性能,将已经成熟的隔震和消能减震技术应用到变电站主变压器的建设当中,有效的提升电网的抗震性,使之更加稳定、可靠。从中可以发现,变电站主变压器的抗震性能的提升可以明显的改善电网的稳定性,便于电网出现故障后能够及时的恢复运行。
2变电站主变压器的抗震性分析
变电站主变压器在地震中出现的状况有法兰和高压瓷套根部移位、渗漏、断裂等情况,高压电熔导管出现全部拉裂,靠低压侧的下母管出现滴漏和冲油式导管浸漏油等情况,其变压器本体性的整体基础位移很大,变电站失电,造成供电区域大面积的停电。为了保证变电站主变压器的安全可靠,就要对主变压器进行逐一的吊罩检查,套管损坏的及时更换,进行变压器绕组变形测试、取油样进行色谱分析等。
在地震中,水平方向与垂直方向的震动非常剧烈,持续的时间在8一12秒之间,而依据已有的数据统计可知,水平方向的加速度可以达到HOG,而垂直方向的加速度达到了19G左右,垂直方向的加速度没有超过主变压器的承受强度,但是很大程度上削弱了主变压器的基础强度,而水平横向的震动对主变压器的损坏最为明显,变压器发生整体性的运动。震动沿着变压器主体上传,瓷套管的变形幅度增加,反复的强度冲击造成套管的破裂损坏,并且伴随着冲油式的导管漏油、电熔导管的破裂等情况出现。而这些损坏与主变压器的振动幅度有直接的关系,因而减少主变压器承担的能量与作用力,不超过构建的强度极限,对于提升主变压器的抗震性能有积极的意义。
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3变电站主变压器隔震和消能减震技术的理论研究
影响设备隔震和减震性能的重要参考指标有阻尼比和自振周期,由于主变压器的自振周期短、结构的刚度大,其与地震频段的重合率较大,很容易导致共振的情况发生,对结构造成非常大的破坏。可以发现,提升抗震减震性能可以从增大阻尼比和延长自振周期两个方面进行着手,既能限制地震发生时结构的位移量,也可以降低地震惯性力对结构的破坏作用,尤其是对于部件中刚性大的部分具有很好的保护效果。
主变压器的抗震是从隔震和消能减震另方面进行着手研究的,对于隔震技术,一般是在部件之间增加隔震设备,以减轻地震能量的扩散,使重要部件受到较好的保护,而消能减震技术是在部件之间增加消能器,消耗地震传递出来的能量。隔震与减震可以将地震的影响尽量聚集中隔震层与减震层,将激烈的平移、摆动转化为缓慢的运动,位移量大为减少,部件间的刚性运动可以转化为弹性运动,使重要的仪器免受破坏。隔震与减震技术随着材料的不断改进,其取得的效果也不断得到改善,有明显的功效。
4主变压器的隔震与消能减震技术研究
一般主变压器的抗震手段是将结构本体与基础进行固定连接,连接的方式为螺栓或者焊接,在限制主变压器在地震中的水平位移和垂直方向的振动能起到较好的效果,但此类操作属于刚性连接,在地震时结构本体所承受的地震作用力也非常大。主变压器和基础之间的连接加强可以增加整体的刚度,减小自振周期,但是地震时的震动破坏性也会随之增加。而采用隔震和消能减震可以将能量消耗在减震元件上,起到阻断地震能量的大量传递作用,减小其受到的破坏。
传统的固定方式以连接点为主要形式,容易产生应力集中的情况,造成局部断裂或破坏。隔震与减震是一种柔性的抗震方法,通过合理精确的计算,可以有效的减少主体的变形。尤其是采用新技术与新材料,在主变压器的部件与基础之间加装隔震器与减震器,消耗地震传递出来的能量,也减小了主变压器对基础的反作用力,有利于工程结构的稳定性。在地震隔震与消能减震的应用中常有垫块式的隔震和消能减震、承台式的隔震与消能减震。其中垫块式的隔震与消能减震是在基础与结构本体之间加装隔震元器件,并且在其侧面布置支撑式的阻尼器作为辅助,而加装的隔震元器件的厚度、层数、材料,斜撑式的辅助阻尼器的阻尼系数等都需要对主变压器进行调查,确定设备的配管与配线,采用柔性连接的方式,必要的还必须建立模型,模拟在极端环境中的抗震效果,分别以隔震器的层数、厚度等为变量,寻求最佳的方案;承台式的隔震与消能减震主要是在隔震元件和主变压器的底部加装承台设施,在其侧面设置阻尼器,消耗和过滤掉地震传递上来的能量,承台式的隔震和减震主要考虑的是承台的整体抗震性能。
5结束语
由上可见，变电站主变压器的稳定性对于供电的可靠性具有重要的影响,尤其是地震发生时确保电网设备的可靠性对于震后恢复作用明显,因而研究隔震与消能减震的传统方式,并研究其新的技术与方案,对于改善变电站主变压器的应用具有积极的意义,相关研究值得进一步深入。
参考文献
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论文作者:陈晓鹏
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/3
标签：变压器论文; 变电站论文; 震中论文; 电网论文; 结构论文; 基础论文; 抗震性论文; 《电力设备》2016年第15期论文;