一种用于电力设备的隔震装置

技术领域

本发明涉及电网防灾减灾领域，具体涉及一种用于电力设备的隔震装置。

背景技术

隔震装置通常是指将结构与地基隔离的装置和机构，一般是由隔震器和耗能阻尼器组成。隔震器应具有能承受上部结构传来的载荷和抵抗刚度的能力。它的水平刚度越小，基础与上部结构间的相对位移增加得越显著，而层间加速度反应与隔震层位移的关系则相反。

地震力一般的振动频率在1～10Hz之内，因此对系统的低频隔振以及地震冲击保护提出了相当高的要求。阻尼比和固有频率是影响系统隔振性能的主要指标，改变阻尼比可以影响系统的振幅，但是以牺牲传递率为代价；降低系统的固有频率，可以扩大隔振区间，但是这将以降低系统的刚度或增大系统的质量为代价。然而在实际的工程设计中，考虑到隔振系统的稳定性，系统的最小刚度和最大质量都是有限制的。

目前，广泛被采用的是隔震器叠层橡胶支座，这种支座是由薄橡胶片和薄钢板交替叠合而成。当这种支座受压时，由于钢板对橡胶片横向变形产生约束，使其变形很小，具有很大的竖向刚度；但是，叠层橡胶支座在受拉而延伸时，薄橡胶片和薄钢板的接触面容易发生撕裂，从而导致隔震器失效，同时橡胶在长期使用时容易失效，隔震装置过柔容易导致设备在地震工况下失效。为此，迫切需要开发一种能够克服上述困难的隔震器。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种用于电力设备的隔震装置，包括：上支座板、下支座板和铰接滑块；

所述上支座板的上表面和下支座板的下表面均为支撑面；

所述下支座板的上表面开设弧形凹面，上支座板的下表面设有与所述铰接滑块相配的滑块容腔；

所述铰接滑块置于所述弧形凹面上并嵌入所述滑块容腔内。

优选的，所述铰接滑块的上半部为半球体，所述半球体嵌入所述滑块容腔内；

所述铰接滑块的下半部为矩形块，所述矩形块放置在下支座板上表面的弧形凹面上。

优选的，所述铰接滑块与所述下支座板上表面的弧形凹面之间设有低摩擦材料。

优选的，所述低摩擦材料为聚四氟乙烯。

优选的，所述滑块容腔和所述半球体具有相同的曲率半径。

优选的，所述下支座板的上表面对称设有限位装置。

优选的，所述滑块容腔的位置设在所述上支座板下表面的中轴线上。

优选的，所述弧形凹面的半径与隔震装置的自振周期之间满足

其中，T为隔震装置的自振周期；R为弧形凹面的半径；g为重力加速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的隔震装置包括：上支座板、下支座板和铰接滑块；所述上支座板的上表面和下支座板的下表面均为支撑面；所述下支座板的上表面开设弧形凹面，上支座板的下表面设有与所述铰接滑块相配的滑块容腔；所述铰接滑块置于所述弧形凹面上并嵌入所述滑块容腔内，当铰接滑块受到地震作用且超过静摩擦力时，地面水平运动会促使铰接滑块在球面内滑动，从而迫使上支座板的一端抬高，发生单摆运动，因为设有弧形凹面使上支座板在自身受到的竖向荷载作用下返回中心点。该隔震装置不仅具有对地震激励频率范围低敏感性和高稳定性，而且特有的弧形凹面使其具有自复位功能无需附设阻尼向心机构，并且能够有效防止倾覆。

附图说明

图1为本发明实施例中一种用于电力设备的隔震装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中隔震装置的运动示意图。

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。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为了解决现有的叠层橡胶支座在受拉而延伸时，薄橡胶片和薄钢板的接触面容易发生撕裂，从而导致隔震器失效，同时橡胶在长期使用时容易失效，隔震装置过柔容易导致设备在地震工况下失效的问题，本实施例提供了一种用于电力设备的隔震装置，包括：上支座板、下支座板和铰接滑块；

所述上支座板的上表面和下支座板的下表面均为支撑面；

所述下支座板的上表面开设弧形凹面，上支座板的下表面设有与所述铰接滑块相配的滑块容腔；

所述铰接滑块置于所述弧形凹面上并嵌入所述滑块容腔内。

本实施例提供的隔震装置除了具有平面滑移隔震装置的对地震激励频率范围低敏感性和高稳定性外，特有的弧形凹面(也可以称为圆弧滑动面)使其具有自复位功能，无需附设阻尼向心机构，使其在实际应用中更为简便，且增加了隔震装置的可靠度。

本实施例提供的隔震装置，在上支座板的上表面放置电力设备，可以放置特高压高抗或主变压器设备。

本实施例提供的隔震装置的设计原理类似与单摆，也称为摩擦摆隔震支座。

本实施例中将传统的平面滑移隔震装置的摩擦滑移面由平面改为弧形凹面，从而可依靠自身重力自动回复，无需附设阻尼向心机构，使其在实际应用中更为简便。

本实施例中所述铰接滑块的上半部为半球体，所述半球体嵌入所述滑块容腔内；

所述铰接滑块的下半部为矩形块，所述矩形块放置在下支座板上表面的弧形凹面上。

在本实施例中嵌在滑块容腔中的铰接滑块与滑块容腔的滑动面具有相同的曲率半径可与滑动面完全贴合，即铰接滑块的半球体与滑块容腔具有相同的曲率半径，使上支座板在铰接滑块滑动时始终保持水平，其运动示意如附图2所示，附图2中F、W分别为上支座板或下支座板受到的竖向压力、水平剪力，M表示下支座板受到的弯矩。

在本实施例中所述铰接滑块与所述下支座板上表面的弧形凹面之间设有低摩擦材料。

在一个具体的实施方式中，低摩擦材料可以设在所述铰接滑块的下表面，即所述铰接滑块矩形块与所述下支座板弧形凹面的接触面上，也可以设在所述下支座板上表面的弧形凹面上。

本实施例中的低摩擦材料为聚四氟乙烯(特氟龙)等，设置低摩擦材料可以在铰接滑块滑动过程中耗散能量。

本实施例的所述下支座板的上表面对称设有限位装置。

本实施中所述滑块容腔的位置设在所述上支座板下表面的中轴线上。

当铰接滑块与下支座板之间的滑动界面受到地震作用且超过静摩擦力时，地面水平运动会促使铰接滑块在其弧形凹面内滑动，从而迫使上部结构轻微抬高，发生单摆运动，然后，上支座板会在自身受到的竖向荷载作用下自动回复。

摩擦摆隔震支座的水平力为滑动面摩擦力和上支座板沿弧形凹面的滑道上升后产生的恢复力的合力，而提供的恢复力使上支座板能依靠其承受的重力自动往中心位置回复，使地震响应得到控制，并且该上支座板的刚度中心有自动与隔震结构的质心重合的趋势，因而能在最大程度上消除结构的扭转运动。隔震装置的周期、竖向承载力、阻尼比、侧向位移和抗拉力等指标可以进行单独控制，该特性十分便于设计人员对隔震系统进行优化设计。

弧形凹面的半径是隔震装置制作的关键隔震参数，其决定了设备体系自振周期，两者间的关系如下：

其中，T为隔震装置的自振周期；R为弧形凹面的半径；g为重力加速度。

本发明设置的弧形凹面半径与对应的设备系统周期如下表所示：

本实施提供的隔震装置根据承载力不同，分为500kN、600kN、700kN、800kN、900kN和1000kN六种规格，但不限于上述6中规格。

本实施例中该隔震装置的刚度与弧形凹面的半径成反比，其隔震结构的自振周期满足：

本实施例中该隔震装置并不能完全理想的回复至原点，其自回复能力由下支座板的摩擦系数和弧形凹面的半径共同决定，最大残余位移为：D

采用本发明的试验方法对采用瓷套管垂直支撑方案的某典型110kV干式空心并联电抗器进行抗震能力鉴定，获得了地震输入加速度峰值为0.4g的设备抗震能力评估，并根据试验结果的综合分析改进了原有设计，采用复合套管倾斜支撑的改进设计，以适应不同地震设防水平。

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。