本发明专利技术提供一种变压器及套管抗震试验模型和试验方法，所述试验模型包括油箱、升高座、套管、模拟器身、油枕、支架和底座；所述套管包括低压侧套管和高压侧套管，所述升高座包括低压升高座和高压升高座，所述低压侧套管通过所述低压升高座连接所述油箱的一侧，所述高压侧套管通过所述高压升高座连接所述油箱的另一侧，所述油枕通过支架连接到所述油箱的顶部，所述模拟器身位于所述油箱内部，并固定在所述油箱底板上，所述油箱固定在所述底座上。该发明专利技术能够真实地反映真型变压器的结构特点，充分考虑了真型变压器的液固耦合、吨位大和尺寸大等特点，真实再现了变压器及套管的地震响应，为变压器抗震设计与试验研究提供了一种新的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工程与设备抗震领域，具体涉及。
技术介绍
电力变压器、电抗器等大型电力设备一般由钢制油箱、器身、套管、绝缘油及电气、冷却、油路等系统构成的一个集电、磁、热等物理特性复杂、结构庞大的体系。国内外震害资料表明大型电力变压器及套管在地震中的破坏型式呈现多样化，易损性极高，且灾后的恢复难度大，恢复周期长。因此开展大型电力变压器的抗震能力研究是提高整个电力系统抗震安全的重点环节，对确保地震灾区抗震救灾、灾后恢复及电力系统的安全具有 重要的现实意义。作为电力系统结构型式最为复杂、最为核心的升压、降压电气设备，随着电压等级及变电容量的提高，大型电力变压器及套管体系的结构型式越来越复杂，变压器的抗震能力已成为变压器设计和应用的重要性能指标。但是，由于变压器及套管体系的设备体型大、重量重，价格昂贵，国内外振动台的承载力、几何尺寸等的限制，开展大型电力变压器的振动台真型试验非常困难，往往需要对结构进行较大的简化或仅开展变压器局部的抗震试验，试验结论不能真实地再现变压器的地震响应，一定程度上影响和制约了变压器抗震技术的发展。近年来，国内外多次地震灾害的经验表明，变压器等大型电力设备在强震作用下地震易损性极高，导致电力中断，严重影响了灾后人民生命、财产的抢救，并可能导致严重的次生灾害。由于变压器及套管体系的结构型式较为复杂，材料种类多，开展其抗震性能和地震响应的研究，仅靠理论分析是不够的。为了更确切的掌握变压器及套管体系的地震响应特点，指导和验证其理论计算与分析，大力开展变压器及套管体系的抗震试验研究是改进变压器产品设计，提高变压器及套管体系抗震性能的重要手段。上个世纪70年代以来，国内外的研究工作者大力开展电气设备的抗震试验，包括静力试验、动力试验等，取得了显著的成果。其中电气设备地震模拟振动台动力试验是目前研究电气设备抗震性能最准确、最先进的手段，通过各种电气设备的振动台试验，可以真实地模拟或再现地震过程。但由于变压器及套管体系的设备体型大、重位重，价格昂贵，国内外振动台的承载力、几何尺寸等的限制，开展大型电力变压器地震振动台真型试验非常困难，往往对结构进行了大大的简化或开展变压器局部的抗震试验。美国IEEE693 (变电站抗震设计推荐规程)中明确规定，对115kV及以上的变压器油箱本体可采用静力设计法，而对161kV及以上的变压器套管要采用三向地震时程输入下的振动台抗震试验考核。并假定变压器油箱本体为一刚体，设计加工等效的刚性框架，变压器套管按照一定的倾斜角度(20° )安装在框架顶部的刚性法兰上进行套管的抗震试验。Amir S. Gilani 等人(1998，1999)参照 IEEE693-1997，分别对 196kV、230kV、550kV 变压器套管在加州大学伯克利分校的振动台上进行了抗震考核试验与分析研究。James Wilcoskiand Steven J. Smith(1997)在美国军队结构工程研究中心的振动台上开展了一500kV变压器套管的抗震试验研究，试验也主要是参照了 IEEE693-1997。Howard Matt and AndreFiliatrault(2004)在 UC-San Diego 大学开展了一台真型的525kV变压器及套管模型的振动台试验，变压器油箱的几何尺寸为2.68X3. 02X6. 95m，油箱重为29. 8t。试验时没有考虑变压器油、铁心、绕组等附属设施，且没有采用真型套管，而是根据真型套管仿制了一根质量、刚度、重心及自振频率较为接近的套管模型。Anshel Schiff (2007)针对IEEE693-2005中有关变压器套管的抗震考核条款进行了分析，通过对多次试验结果、震害及分析研究成果，提出了该规程中不合理的内容，例如相关条款不适用于非水泥胶装和中心紧固套管，变压器油箱的动力放大系数的适用性等问题。日本对电气设备的模拟地震动试验研究工作也很重视，大多采用大型振动台上的真型试验，用以测试电气设备的抗震能力并验证抗震设计的合理性和可靠性。日本东京电力公司(1993)为了验证其开发的消能减震装置的有效性，设计了一台275kV缩比例(1:2)、重量为35吨钢箱+混凝土的变压器试验模型，套管采用一支140型，重量为515kg的真型套管进行振动台地震模拟试验。K. Kagemamori, H. yamaguchi等人(1996)通过在振动台上进行了一台22kV小型变压器的试验来验证锚固螺栓破坏过程，变压器的容量为150kVA，重量为I. 6t。日本普利斯通公司联合美国加州大学、台湾国家地震研究中心(N. Murota, MariaQ. Feng, Gee Yu Liu, 2005)设计了一台变压器模型框架及真型套管的振动台试验研究。在台湾国家地震研究中心(NCREE) 5mX 5m大型地震模拟振动台上进行了两次试验。第一次试验的模型总重量为23. 5吨，使用了 2支台湾电力公司提供的69kV和161kV TOSHIBA公司生产的真型套管；第二次试验的模型总重量为14. I吨，框架外形尺寸不变，降低了铅配重的重量，使用了 I支161kVT0SHIBA公司生产的真型套管。变压器油箱采用框架+配重模拟，没有考虑变压器油的影响。国内有关大型电力变压器及套管体系的振动台试验研究几乎是空白，仅是开展了少数几个IOkV的变压器抗震试验。上个世纪八十年代，燕山石油化工公司“变压器抗震鉴定标准编写组”在振动台上进行了 4台6-10kV1000kVA及以下电力变压器的模拟地震试验，测得变压器本体上部的加速度值是振动台输入加速度值的I. 2-2. O倍。哈尔滨工程大学(李子国等，1996)开展了一台型号为S7— 200/10的IOkV变压器振动台试验研究。该试验是在国家地震局工程力学研究所的大型地震模拟振动台(5mX5m)上进行，考虑到S7—200/10型变压器油箱本体的刚度较大，对输入的地震动进行了比例压缩。该项试验研究对象电压等级较低，其结构特点和大型电力变压器的结构相比，差距甚大。中、日、美等国的已有大型电力变压器及套管体系的振动台试验研究较少。由于变压器及套管体系的结构复杂，价格昂贵，振动台规模及载重的限制，进行真型变压器及套管的振动台试验，往往较为困难。现有变压器及套管的振动台试验往往对试验对象进行了较多的简化，忽略了一些结构的重要因素，如不考虑铁芯、绕组、变压器油或采用模型套管，或者采用框架加配重的方式模拟变压器油箱本体，或者仅进行变压器套管的抗震考核试验，将变压器油箱本体简化为等效动力放大系数，安装在刚度较大的框架上，或者进行小型的真型变压器试验，较难真实反映大型电力变压器及套管体系的抗震能力。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供；充分考虑了真型变压器的液固耦合、吨位大和尺寸大等特点，真实再现了变压器及套管的地震响应，为变压器抗震设计与试验研究提供了一种新的方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案一种变压器及套管抗震试验模型，所述试验模型包括油箱、升高座、套管、模拟器身、油枕、支架和底座；所述套管包括低压侧套管和高压侧套管，所述升高座包括低压升高座和高压升高座，所述低压侧套管通过所述低压升高座连接所述油箱的一侧，所述高压侧套管通过所述高压本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种变压器及套管抗震试验模型，其特征在于所述试验模型包括油箱、升高座、套管、模拟器身、油枕、支架和底座；所述套管包括低压侧套管和高压侧套管，所述升高座包括低压升高座和高压升高座，所述低压侧套管通过所述低压升高座连接所述油箱的一侧，所述高压侧套管通过所述高压升高座连接所述油箱的另一侧，所述油枕通过支架连接到所述油箱的顶部，所述模拟器身位于所述油箱内部，并固定在所述油箱底板上，所述油箱固定在所述底座上。2.根据权利要求I所述的变压器及套管抗震试验模型，其特征在于所述低压侧套管通过法兰盘连接在所述低压升高座上，所述高压侧套管通过所述法兰盘连接在所述高压升高座上。3.根据权利要求I所述的变压器及套管抗震试验模型，其特征在于所述油箱及油枕内部装满水，用以模拟变压器油。4.根据权利要求I所述的变压器及套管抗震试验模型，其特征在于所述模拟器身包括器身箱体和位于器身箱体内部的配重。5.根据权利要求I所述的变压器及套管抗震试验模型，其特征在于所述模拟器身采用螺栓固定在所述油箱底板上；所述油箱采用焊接方式固定在所述底座上。6.根据权利要求I所述的变压器及套管抗震试验模型，其特征在于所述低压侧套管与铅直方向成0° 45°安装，所述高压侧套管与铅直方向成0° 20°安装。7.一种变压器及套管抗震试验方法，其特征在于所述试验方法包括以下步骤 步骤I :建立所述试验模型； 步骤2 :组装所述试验模型，并将其固定在地震模拟振动台上； 步骤3 :设置地震响应测量点并选择测量仪器； 步骤4 :确定地震输入的波形与幅值，规划试验输入工况； 步骤5 :统计分析响应数据，评估抗震性能。8.根据权利要求7述的变压器及套管抗震试验方法，其特征在于所述步骤I中，所述试验模型与真型变压器在X向和Y向的油箱刚度保持一致。9.根据权利要求7述的变压器及套管抗震试验方法，其特征在于所述步骤2中，安装所述试验模型的升高座、套管、油枕和模拟器身，所述油箱及油枕内部装满水用以模拟变压器油。10.根据权利要求7述的变压器及套管抗震试验方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹枚根，范荣全，李正，程永锋，代泽兵，卢智成，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：
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