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电气设备抗震分析探讨(二)

2020-12-08

    屋外高压电气设备抗震设计屋外高压电气设备主要指屋外蔽开式布置的高压电气设备,它们通常由基础、支架、绝缘瓷套管、母线连接处和其他元件组成,均属于细高形电瓷式设备,存在“头重脚轻”的问题。而由于瓷属于脆性材料,抗弯性能差,设备的结构又细又长,且上部质量相对较大,地震时瓷套管根部会承受很大的弯矩,瓷套管因强度不足而发生断裂。国产设备所标注的抗震水平往往只是设备本身的抗震能力,没有考虑设备安装在支架上时,因增加了设备本身的高度而附加了地震力及支架和基础对地震作用力的放大作用,从而降低了设备的抗弯强度。在采用角钢支架时,由于其具有一定的阻尼作用,抗震效果比钢筋混凝土管和钢管支架的要好。对于支柱式电气设备的抗震要求、试验和计算,我国标准虽有要求但不具体,对厂家的抗震要求也未严格进行控制。由于规范中的计算公式相对复杂,不太适合于工程设计中应用和复核,所以,很少有设计人员对此进行关注和复核,而生产厂家不管你提出什么样的抗震要求,在投标书中均予以满足,在产品生产和交付时仍是原有的产品,无人检查和复核。在这一点上,特别是对7度以上的地震区域应加强重视、提高意识。从汶川地震对电力设备的破坏来看,国产屋外高压瓷套设备损坏率明显高于国外产的损坏率,说明国产设备在抗震性能方面有待进一步提高。

  造成屋外电气设备损坏的另一个原因,是由设备之间的连接线所造成。当地震发生时,如果两个设备不同时向同一方向摆动(也很难做到),如果导线拉得过紧,由于导线的拉力作用而将设备拉倒损坏,如果导线拉得过松也会导致大幅摆度增大拉力或造成相间短路。对于在地震力作用下,设备之间的连线需要多长,目前规范没有规定。设计人员凭自己的认识设计,随手画弧线,安装人员凭经验安装。在GB50260-2013电力设施抗震设计规范6.7.2中有余量。“也没有给十分明确的规定。但在IEEE693中就有明确的规定。因此,在没有国家规定之前,对于7度及以上地震烈度地区,可IEEE693的做法确定设备之间连线的长度。

  由此可见,地震时造成屋外高压设备损坏的原因是多方面的。一是设备本身的抗震水平;二是连同支架、基础等附件一起时设备抗震水平的复核计算;三是设计时的布置、安装方式及拉线松紧等。因此除对设备本身的抗震水平有要求外,在国家规定的设防烈度范围内,屋外电气设备的选型和布置宜符合下列要求:对重要的变电站和电站的屋外配电装置不宜采用半高型、高型或双层布置,尽量选用重心较低的罐式设备、GIS设备等。

  在采用管形母线布置时,对重要变电站式电厂,电压为220kV及以上时,尽量不采用支柱式结构,宜采用悬挂式结构。

  对设备制造厂应提出严格的要求,不仅是设备本身的抗震水平,同时也应满足在支架上安装时的抗震要求,对支架的结构形式也应予以说明,连接螺栓选择应根据设防地震烈度进行复核。

  设备引下线及连接线不可太紧,也不能太松,以减少地震时引线及连接线摆动对设备端子的拉力,同时,也要防止大幅摆动时造成的相间短路事故发生。建议在无国家规定时,IEEE693中的规定,来确定连接线的长度。

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