摘要：高压电气设备一旦受到地震的危害，必然会对设备造成一定程度的损坏。因此，要对高压电气设备进行减震设计。
关键词：高压电气设备；减震设计；意义；设计方法
1 前言
高压电气设备是电力系统重要组成部分，发挥着重要职能，影响电力系统运行安全，确保高压电气设备保持稳定运行状态事关重要。
2 高压电气设备的减震设计的意义
高压电气设备是整个电力系统的重要组成部分，包括：高压变电器、高压互感器、高压电容、高压断路器、高压隔离开关等等。高压电输电效率高，电能损耗小，输电状态稳定性强。随着近些年来，我国高压电工程的兴建，高压电气设备开始在电力系统中占据重要位置，确保高压电气设备处于稳定的良性运行状态非常重要。我国是地震多发国家，高压电气设备抗震性能直接关乎电力系统运行安全和电力供应可靠性。而且当前的高压电气设备呈现出大、高、柔、重等结构特点，所以通过对结构特征的分析不难发现高压电气设备连接导体和金具的作用力较大，这便对结构抗震性能提出了更高要求，减震设计难度随之提高。若减震设计方面存在问题后果不堪设想。因此，要采取具有针对性减震建设方法，进行高压电器设备优化设计，提高设备单体抗震性能。
3 电气设备减震结构的初步设计和抗震计算
对于电气设备减震体系中，良好的初步设计和抗震计算是抗震设计的至关重要的环节.
3.1 电气设备减震结构适用范围和设防目标
（1）适用范围
通常，电气设备减震结构应选择Ｉ、II类场地，且宜选择对抗震有利的地段，避开不利地段；当无法避开时，应采取有效措施进行处理。
（2）设防目标
当遭遇到罕遇烈度地震作用时，不致严重损坏，经修理后即可恢复.以上设防目标与建筑结构抗震设防目标是不同的，建筑结构抗震设防目标是要达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”，这是由于建筑物通常是由钢筋混凝土、钢结构或是钢－混凝土组合等材料组成，这些材料构成的构件一般具有较好的延性，即构件屈服后有较好的变形耗散掉一部分地震能量，因此在中震时就允许结构构件有破损经过修理就可继续正常使用，大震时允许有些重要、次要构件破坏保证建筑物不倒即可.而电气设备体系中的电气设备是由脆性材料组成，延性较差，因此设防目标需要定得高些，即使在大震作用下电气设备体系只允许出现部分部件出现破损，只需要修理就可恢复正常工作状态.电气设备减震结构是一种新型的抗震结构形式，结构在实际地震中的减震效果尚待检验.目前宜维持电气设备结构的自身抗震可靠度不变，而利用减震元件的减震作用来进一步提高结构的可靠度和安全性.
3.2 减震装置的类型、数量和布置方式
对高耸电气设备抗风设计有很高要求，可以选择粘弹性、粘滞性减震装置；结构增加阻尼的同时也需要增加刚度，可以选择金属减震装置、摩擦型减震装置；结构若不期望增加刚度，粘滞减震装置是最好的选择；如果场地所处环境的温度变化较大，可以选择金属减震装置和摩擦耗能装置.此外需要考虑减震装置受环境的影响程度、施工方便、造价低廉等方面.在初步确定电气设备结构阻尼比以及减震装置附加给结构的阻尼比，并选定合适的耗能器后，可采用能量法估计结构中需要合理设置减震装置的数量、布置方式.
3.3 结构减震总体设计
设备结构减震总体设计需要进行减震设计规划，确定减震策略，选择减震设备，确保设防目标及范围等等。我国高压电气设备减震技术措施起步较晚，很多时候借鉴建筑物减震技术，当高压电气设备抗震强度不足时就要采取相应减震措施，来改善高压电气设备抗震安全性。从设防目标来看，要求通过有效减震设计后，能实现“小震不坏，中震瓷性部件不断裂，大震可修”，能为震后重建提供便利条件。在减震设备选择方面，不同地区、不同工程要求对减震设备性能要求有所不同。例如，体型细高的高压电气设备所选择的减震设备应兼具抗风性能，要考虑设备抗风设计方面。因此，可选择粘滞性和粘弹性减震设备，如：高阻尼减震装置、弹簧缓缓冲胶减震装置、摩擦减震装置、金属减震装置等等。另外，减震设备选择方面必须结合实际情况，确保经济性、适用性、实用性、可靠性，要求合理配置减震设备数量，并采取科学布置方式，使设备功能得到最大化发挥。
3.4 减震计算分析
减震计算分析在整个减震设计中占据重要位置，是对减震设计进行验算，判断设备在不同情况变形系数的重要环节。具体分为三个阶段，包括：抗震承受力验算、作用力下变形验算、减震效率验算、抗震强度验算、结构强度验算等多个环节。
第一阶段的验算中，需对减震装置的弹性变形以及高压电气设备本体的抗震承载力进行验算。该阶段要求设备处于正常稳定的运行状态，地震作用下设备处于弹性状态下，主要功能不丧失，基本功能保持完好。第二阶段要在地震状态下进行减震效率验算，分析减震效果和设计方案的不足，为设计方案调整提供依据。第三阶段需要在瓷性设备部发生断裂的情况下，验算设备抗震强度，确定加装减震装置后能设备结构能达到的强度与高度，判断设备是否能保持正常运作，避免减震装置刚度不足影响设备运行安全和基本功能的发挥，确保设备运行稳定。
4 计算实例
对于某种型号电气设备，选定减震结构阻尼比为0.02（不含减震附加阻尼比），瓷套截面惯性矩为2.69Ｅ×107mm，瓷套极限破坏应力取30MPa，根据减震器附加阻尼比为15％～25％.选定减震器参数，按照8度抗震设防，采用共振拍波进行地震激励，对体系在多遇地震作用下和罕遇地震作用下进行动力响应分析。
5 罕遇地震作用下的计算
罕遇地震作用下的最大加速度和最大位移响应计算见表1，主要部件的最大作用力计算见表,从表3和表4可以看出：支架的最大位移角为1／1082，小于《建筑抗震设计规范》的1／300要求；以瓷套根部最大应力作为判断依据，瓷套最大应力约为16.5ＭＰａ，安全系数为1.82，满足《高压电气设备减震技术规定》安全系数≥1.3的规定；而非减震结构瓷套最大应力为27.76ＭＰａ，安全系数为1.08，不满足《高压电气设备减震技术规定》安全系数≥1.3的规定.
6结束语
综上所述，对高压电气设备进行有效的减震设计，能够降低高压电气设备在地震中的损害，提高设备的运行效果。
参考文献
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论文作者:赵华中
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/25
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