用于高压装置中的振动衰减的设备和方法

本发明涉及一种用于高压装置中的振动衰减的设备和方法，该设备和方法具有用于高压装置的支架装置，支架装置包括支承元件，支承元件经由连接元件彼此连接。

用于高压装置、特别是用于高达1200kV的范围内的装置例如从EP 0 783 078 A2中已知。在此，例如，高压电缆作为高压装置安装到架空线电线塔上，架空线电线塔作为用于高压装置的设备由钢型材桁架杆组成。此外，另外的高压装置例如是仪表变压器、高压断路器和/或隔离开关，其布置在支架或支架装置上，支架或支架装置作为用于高压装置的设备由钢型材桁架杆组成。例如由钢制成的支架装置的桁架杆作为支承元件尤其具有L、T和/或双T形轮廓，并且通过连接元件、特别是螺钉和螺母彼此连接。例如垫片形式的中间元件将螺纹连接的夹紧力传递到桁架杆，并且通过预紧力实现桁架杆之间的机械刚性连接。

螺钉作为连接元件以机械固定的方式固定在桁架杆的孔中，其中可能在孔的区域中发生脆化，基于此，在例如由风引起的机械负荷的情况下可以会发生桁架杆的断裂。为了防止这种情况，螺纹连接的预紧力通过作为中间元件垫片的形式扩展到格架元件的未变脆的区域。由此，在作为高压装置的支架装置的支承元件的格架元件之间实现了长期稳定的、固定的、刚性的机械连接。

对于例如由于风和/或地震引起的设备的机械负荷，通过支承元件的弹性来补偿一部分负荷。支承元件的弹性区域可以弹性地和/或塑性地变形，并且由此吸收通过风和/或地震传递给设备的机械能，并且例如将其转换成热能。支承元件的较大的弹性和/或塑性变形，特别是在较长的时间段持续和/或频繁发生的情况下导致支承元件的断裂，并且由此导致设备的不可逆的损坏和/或故障，并因此导致高压装置故障。基座中的衰减设备(例如通过大弹簧)可以吸收机械能，但是其既复杂又昂贵。

因此，本发明要解决的技术问题是提出一种用于高压装置中的振动衰减的设备和方法，所述设备和方法解决了上述问题。特别地，本发明要解决的技术问题是实现简单且低成本、有效的振动衰减，从而避免尤其在诸如风和/或地震的环境影响下对设备以及因此对高压装置的不可逆的损坏。

根据本发明，上述技术问题通过根据权利要求1所述的用于高压装置中的振动衰减的设备，以及通过根据权利要求15所述的尤其利用上述设备在高压装置中实现振动衰减的方法解决。用于高压装置中的振动衰减的设备和/或特别是利用上述设备在高压装置中实现振动衰减的方法的有利的设计方案在从属权利要求中给出。在此，主权利要求的技术方案可以彼此结合并且可以与从属权利要求的特征结合，并且从属权利要求的特征可以彼此结合。

根据本发明的用于高压装置中的振动衰减的设备包括用于高压装置的元件的支架装置，该支架装置具有通过连接元件彼此连接的支承元件。在连接元件与支承元件之间和/或在不同的支承元件之间布置有中间元件，中间元件被设计为用于实现振动衰减。

通过该将中间元件布置在支承元件之间和/或在连接元件与支承元件之间实现了简单、低成本且有效的振动衰减。由此，可以避免特别是在诸如风和/或地震的环境影响下对设备以及因此高压装置的不可逆的损坏。中间元件被设计为，在与连接元件和/或支承元件连接的情况下例如通过将振动能量转换成摩擦热来吸收根据本发明的设备的运动或振动。不同于现有技术，在根据本发明的设备中的振动不是仅通过支承元件的弹性和/或塑性变形进行衰减或吸收，在通过预张紧的连接元件刚性连接支承元件的情况下，而且中间元件还在与支承元件和/或连接元件的配合作用下吸收运动能量。

中间元件可以包括涂覆的垫片，其可以实现支承元件彼此之间通过连接元件的机械固定的连接，同时特别是在强的力作用的情况下，例如在风和/或地震的情况下通过中间元件与支承元件和/或连接元件之间的滑动摩擦实现了关于支承元件相对于彼此的运动的灵活性。垫片的涂层与连接元件的机械预张紧结合可以实现中间元件与支承元件和/或连接元件之间的摩擦的预定设置，从而可以实现支承元件之间的运动或振动的定义的衰减，这取决于中间元件的涂层与支承元件和/或连接元件的材料的静摩擦系数和/或滑动摩擦系数。

中间元件可以涂覆有聚合物、特别是特氟隆、PTFE和/或PCTFE、金属、特别是银和/或石墨。由此，通过涂覆的中间元件与支承元件和/或连接元件之间的静摩擦，实现了支承元件彼此之间的稳定的机械连接。在由支承元件之间的运动或振动引起的高的力的情况下，涂覆的中间元件可以实现支承元件相对于彼此的灵活地运动，其中，运动能量或振动能量通过克服静摩擦并且通过滑动摩擦被吸收。能量被转换成热量并发散到周围环境、特别是周围空气中，而不会导致支承元件的不可逆的塑性形变或断裂。通过涂层的类型、即涂层的表面粗糙度和/或材料选择，可以预定地设置元件之间的静摩擦系数和滑动摩擦系数，由此可以结合连接元件的预紧力、特别是依据振动幅度和/或振动频率来调整设备的刚度、衰减常数和能量吸收。

中间元件的涂层可以在支承元件的材料上具有特定的滑动摩擦系数、特别是在0.01至0.3的范围内和/或在大于1的范围内的滑动摩擦系数。特定的滑动摩擦系数和/静摩擦系数可以实现具有预定的机械刚度的根据本发明的设备，根据本发明的设备在运动或振动的情况下从出现的特定的力开始以预定的方式将运动或振动衰减。对于低的滑动摩擦系数，例如在有风的情况下已经可以吸收较小的力，而且尤其还是更高频率的振动。对于低的滑动摩擦系数，例如在地震的情况下可以吸收较大的力，而且尤其是更低频率的振动。然而，设备比从现有技术中已知的大多数衰减器系统的应用具有更大的刚度。支架装置的固有频率基本上没有变化。

中间元件可以是和/或包括由弹性材料、特别是塑料和/或橡胶制成的垫片。由此，通过中间元件同样可以实现减振。

支架装置可以是格架电线塔、特别是钢制桁架电线塔和/或T形电线塔。格架电线塔在低成本和低材料费用的情况下具有良好的支承性能，例如用于电力电线的支承性能。T形电线塔描述了具有臂、特别是两个或更多臂的电线塔。

支承元件可以是特别是由钢制成的T形支架、双T形支架和/或L形支架。特别是由钢制成的T形支架和/或双T形支架在相对较低的自重的情况下产生高的机械刚度、长期稳定性和机械强度。

连接元件可以是特别是由钢制成的、带有螺母的螺钉和/或销钉。由此，可以在高的预紧力的情况下实现稳定的机械连接。在螺纹连接的情况下，可以以限定的方式设置好预紧力，并且因此通过预紧力并且尤其是通过中间元件的涂层以及材料选择调整对设备的减震。

连接元件可以被设计为，通过支承元件中的开口、特别是通过贯穿孔连接支承元件。由此，支承元件的低成本连接是可能的，例如通过穿过孔或在孔中安装的销钉和/或带有螺母的螺钉。

开口可以这样设计，使得连接元件可动地安装在支承元件中、尤其是以关于取决于要衰减的振动和/或特定地震等级的运动的自由度。连接元件在开口中可以具有在微米至毫米的范围内的间隙。结合开口或连接元件的数量、预紧力和摩擦系数，可以通过在微米至毫米的范围内的间隙针对性的设置根据本发明的设备的机械强度、刚度和运动能量的吸收。

至少一个中间元件、特别是两个不同的中间元件分别与至少一个支承元件、特别是与两个支承元件以及与至少一个连接元件、特别是与至少两个不同的连接元件结合，可以形成用于机械振动的衰减元件。元件相对于彼此的摩擦产生机械元件针对机械振动的衰减常数。

不同中间元件的堆叠、特别是具有涂层的中间元件和用于较高摩擦的、例如没有涂层或具有滑动摩擦系数较高的涂层的中间元件的堆叠分别与至少一个支承件元件、特别是与两个支承元件以及与至少一个连接元件结合，可以形成用于机械振动的衰减元件。这尤其能利用两个支承元件之间的不同中间元件的堆叠和/或分别在相应支架与连接元件之间的不同中间元件的堆叠实现。通过不同的中间元件的堆叠、特别是分别具有不同的滑动摩擦系数的中间元件的堆叠，可以有针对性地、特别是依据要衰减的振动频率和/或作用在根据本发明的设备上的运动力来设置设备的衰减率。

架空线电线塔、高压断路器的支承电线塔和/或仪表变压器的支承电线塔可以包括该设备。电线塔中的振动和/或运动能量的衰减可以实现高压装置可靠运行，而没有故障的风险、特别是没有(例如在暴风和/或地震情况下)由电线塔断裂引起的故障风险。

根据本发明的、特别是在使用上述设备的情况下用于高压装置中的振动衰减的方法包括：连接元件以机械稳定的方式在空间上固定高压装置的支架装置的支承元件，并且当在高压装置上发生机械振动时，连接元件通过与支承元件的预定的滑动摩擦以及相对于支承元件的在空间上预定的间隙以限定的方式使机械振动衰减。

连接元件可以衰减支承元件之间的机械振动衰减，这通过布置在支承元件之间和/或支承元件与连接元件之间的中间元件实现，所述中间元件特别是通过中间元件的涂层而具有在支承元件与中间元件之间特定的滑动摩擦系数、特别是在0.01至0.3的范围内和/或在大于1的范围内的滑动摩擦系数；和/或通过连接元件到支承元件的预定间隙(特别是在微米到毫米的范围内)实现。

根据权利要求15所述的、根据本发明的特别是在使用上述设备的情况下用于高压装置中的振动衰减的方法的优点类似于根据权利要求1的、根据本发明的用于振动衰减的设备的上述优点，反之亦然。

下面在图1和图2中示意性示出了本发明的实施例，并且下面对其进行更详细的描述。

附图中：

图1作为高压装置1示意性示出了架空线电线塔4上的电力电缆2，架空线电线塔包括作为支承元件5的钢型材桁架杆，并且

图2示意性示出了根据本发明的用于高压装置1中的振动衰减的设备3的断面，该设备3具有涂覆的垫片作为中间元件7以机械地衰减图1的架空线电线塔4中的振动。

图1中示意性示出了具有高压电缆或电力电缆2的高压装置1。电缆或电线2特别是以悬挂的方式经由绝缘子固定在作为支架装置4的架空线电线塔上。在图1的实施例中，支架装置4设计具有四个臂，在这些臂上分别布置有电缆2。替换地或附加地，支架装置4可以支承其他高压装置1，例如变压器、仪表变压器、断路器、隔离开关和/或接地装置。

支架装置4具有钢桁架电线塔或格架电线塔的形式、特别是具有钢架作为支承元件5。支承元件5例如是L形、T形或双T形，具有高的机械稳定性。作为钢架的替代或补充，也可以使用由其他材料，例如由铸铁、木材、塑料、复合材料和/或碳制成的支承元件5。支承元件5相对于彼此布置并且彼此连接，使得形成支架装置4的高的机械稳定性。例如，支承元件5彼此相对地布置，使得支承元件5形成或包围成三角形、四边形、特别是平行四边形和/或金字塔形。支架装置4布置在地面上的基座8上，基座8特别是由混凝土制成。

通过以钢桁架电线塔或格架电线塔的形式构建支架装置4，以相对较低的重量实现了高的机械强度和稳定性。根据支承元件5彼此之间的连接，例如以机械刚性的方式通过焊接和/或以可拆卸的连接，例如通过螺钉和/或销钉，可以实现支架装置4的高的刚度。在例如由风/暴风和/或地震引起的支架装置4的外部负荷的情况下，高的刚度会导致问题、尤其是不可逆的损坏，直至支承元件5的断裂和/或支架装置4的弯折。由此，高压装置1被不可逆地破坏，并且在所连接的电网中发生中断和故障。防止损坏和/或破坏支架装置4的措施，例如基座中的振动衰减器是复杂、昂贵的并且通常仅能够衰减支架装置4中的特定的机械振动频率。

根据本发明，通过减小支架装置4的刚度(特别是从所出现的力的特定阈值开始)来实现支架装置4的振动的衰减。支架装置4的刚度的减小通过支承元件5相对于彼此运动的可能性实现。由此，例如在诸如风暴和/或地震的环境影响的情况下，可以衰减支架装置4中的振动并且可以实现或获得支架装置4的高的机械稳定性。在同时实现支架装置4的高的机械稳定性的情况下，通过不将支承元件5固定地相互焊接，而是经由连接元件将其与特殊的中间元件连接来实现支承元件5相对于彼此运动的可能性。连接元件例如被引导穿过支承元件5中的钻孔，并且在与钻孔和中间元件的尺寸的相互作用下而形成衰减元件。

在图2中示意性示出了根据本发明的用于高压装置1中的振动衰减的设备3的截面，该设备3具有根据图1的支架装置4。连接元件6、6’在支承元件5的开口中、特别是孔或钻孔9中被引导，并通过作为中间元件7、7’的涂覆的垫片产生对支架装置4的振动的机械衰减。作为中间元件7、7’的涂覆的垫片布置在连接元件6、6’与支承元件5之间以及不同的支承元件5之间。相应于预定义的滑动摩擦系数来选择涂层，以在定义的支架装置4的机械刚度的情况下实现期望的衰减。

垫片7例如涂覆有特别是在0.01至0.3的范围内的低滑动摩擦系数的层，以便在低的力和/或高的振动频率的情况下实现衰减。替换地或附加地，垫片7’例如涂覆有特别是在大于1的范围内的高滑动摩擦系数的层，以便在大的力和/或低的振动频率的情况下实现衰减。如图2中所示，还可以在连接元件6、6’与支承元件5之间以及不同的支承元件5之间布置具有相同和/或不同垫片7的堆叠件作为中间元件。由此可以在宽的力和振动频率的范围内、特别是在低振动频率和高振动频率上实现衰减。

在示出根据本发明的用于振动衰减的设备3的截面的图2中，支架装置4、特别是架空线电线塔的例如两个L形支承元件5通过连接元件、特别是螺钉6和螺母6’以机械方式彼此连接。由垫片7组成的堆叠和垫片7’组成的堆叠分别布置在两个L形支承元件5之间以及支承元件5与螺钉6之间以及支承元件5与螺母6’之间，其中垫片7作为中间元件具有滑动摩擦系数低的层，垫片7’作为中间元件具有滑动摩擦系数高的层。由此形成衰减元件，衰减元件在较大的频率和/或力范围上使支架装置4中的振动衰减。低于作用在支承元件5上的不同和/或相反定向的力的阈值，即，低于作用在两个支承元件5上的力的差的阈值，静摩擦导致稳定的、刚性的、在空间上固定的支架装置4，其具有彼此之间的位置不变的支承元件5。

在例如风和/或地震的情况下，大于阈值的力作用在支承元件5上，并且垫片7、7’通过涂层开始以预定的方式滑动，即产生滑动摩擦。由此，在预定的力和/或频率的情况下将振动衰减，即，例如风和/或地震传递到支承元件5的运动能量通过滑动摩擦被转变成热能。支承元件5相对于彼此的运动和/或振动，以及因此整个支架装置4的运动和/或振动被衰减。

上述实施例可以彼此结合和/或可以与现有技术结合。因此，代替电缆或代替电线2，支架装置4还可以支承高压装置1的其他元件2、特别是变压器、断路器、隔离开关和/或仪表变压器。支架装置4可以没有臂或者具有一个、两个或多个臂，并且例如可以具有三角形或四边形、尤其是正方形的横截面。支架装置4可以具有桁架电线塔或格架电线塔的形式，或者可以仅包括单个支承元件5。支承元件5例如可以是带状扁平的、L形、T形和/或双T形，并且例如可以由钢、铁、木材、塑料、复合材料、陶瓷和/或碳制成，或者可以包含这些物质。连接元件6可以包括螺钉6和螺母6’，和/或例如可以包括销钉，其中，尤其是在销钉6与支承元件5之间分别布置至少一个中间元件7、7’、特别是以涂覆的垫片的形式。支承元件5通过连接元件6彼此连接，其中连接元件6例如在钻孔9中被引导穿过支承元件5。此外，作为支承元件5中的贯穿开口的钻孔9的尺寸确定了关于用于振动衰减的设备3的连接元件6的运动的自由度，因此还确定了衰减率和衰减振幅以及支承元件5相对于彼此的最大运动。

中间元件7的堆叠可以具有相同的和/或两个或更多个不同的中间元件7、特别是具有不同涂层的垫片。各个中间元件7可以在不同侧具有不同的涂层，或者可以具有由不同的物质制成的层的堆叠。中间元件7和/或中间元件7、7′的堆叠例如可以仅布置在支承元件5之间，或者仅布置在连接元件6、6′与支承元件5之间，或者仅布置在连接元件6、6′之间。

附图标记列表

1 高压装置

2 高压装置的元件，特别是电缆

3 用于振动衰减的设备

4 支架装置，例如架空线铁架

5 支承元件，例如钢架

6 连接元件(螺钉6，螺母6’)

7 中间元件(针对低摩擦的涂覆的垫片7和针对更高摩擦的涂覆的垫片7’)

8 基座

9 支承元件中的开口，例如贯穿孔