[发明专利]顶置式多重调谐质量阻尼器减震装置

说明书

本发明提出了顶置式多重调谐质量阻尼器减震装置，属于减震装置技术领域，解决了现有调谐质量阻尼器技术无法用于长周期瓷柱型电气设备减震的问题。该减震装置包括支撑装置、质量装置和刚度装置；所述支撑装置包括竖撑组和N层水平支架；所述质量装置包括N枚质量块，其中，N为正整数；质量块通过刚度装置固定安装于支撑装置上。N层水平支架和N枚质量块一一对应，并且质量块放置于水平支架上表面的中心位置。该减震装置特别适用于长周期电气设备，成本低，对设备改变小，基本不会老化。

技术领域

本发明涉及顶置式多重调谐质量阻尼器减震装置，属于减震装置技术领域。

背景技术

地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类的生命和财产安全。瓷柱型电气设备在电力系统中应用得非常广泛，且随着电力工业的发展，输变电设备的等级越来越高，高压瓷柱型电气设备尤其是超高压直流输变电设备越来越和细柔，顶部质量越来越大，对其抗震性能的要求更高。国内外的历次强震中瓷柱型电气设备震害均非常严重，确保瓷柱型电气设备在地震作用下正常工作对保障电力系统安全运行至关重要。

瓷柱型电气设备地震中的损坏形式主要是绝缘子端部漏油和拉断。针对这一情况问题，国内外很多学者采取了不同的措施来提高其抗震性能。有的通过拉线加固等措施来提高侧向刚度，有的采用复合材料代替传统的陶瓷材料，有的在下部支架处设置金属阻尼器等来耗散地震能量，亦有采用基底隔震技术将地震动输入与瓷柱型电气设备隔离的。

调谐质量阻尼器(TMD)是一种广泛应用于土木工程结构的被动减震控制装置，它能根据瓷柱型电气设备的震害特点，降低地震动作用下瓷柱型电气设备的加速度和根部应力反应。

TMD由质量系统、弹簧系统以及阻尼系统组成。地震发生时，被控设备在地震动作用下开始振动，被控设备的振动带动TMD系统共同振动，因为TMD与被控设备之间是弹性连接，TMD与被控设备之间会产生相对运动，如果将TMD自振频率调整到与所控制的瓷柱型电气设备自振频率相近的合适值(精确值可以通过理论计算确定)，TMD将能够提供给设备一个始终与设备惯性力方向相反的力，从而降低了作用于设备上的合力的幅值，也就降低了地震动作用时设备的动力响应。从耗能的角度来看,给TMD设定阻尼，通过TMD的运动耗散地震发生时地面传递给设备的能量，将能量的消耗集中到TMD装置内，这就减少了设备本身所需要吸收的能量，减轻了设备本身可能出现的损坏，从而达到了减轻设备震害的目的。

下面具体分析本发明与传统瓷柱型电气设备减震方法比较的优点。现有方法主要有拉线式减震方法、金属阻尼器减震方法、基底隔震技术减震方法、绝缘全封闭式组合电器配电装置减震方法、多重环式调谐质量阻尼器减震装置。

(1)拉线式减震方法：本方法为静力加固法。通过增加多余约束来提高设备抵抗水平地震力的能力。本方法原理简单清晰，但这种加固方式在地震中容易在拉杆或拉线固定部位发生损坏，形成新的薄弱环节，同时因为拉线的安装方式和电气绝缘的要求，本方法对空间要求大。

(2)铅合金减震器减震方法：通过安装铅合金阻尼减震器，改变设备的频率、增加设备的阻尼，降低设备的地震反应。目前该方法在国内已有一些应用，张雪松在文章《安装新型铅减震器的220kV断路器振动台试验》给出了这种减震器的振动台试验结果，结果表明新型铅合金减震器可以降低断路器顶部的加速度和位移，底部瓷套管最大应变可以减少50％以上。本方法对于长周期成分丰富的地震动以及含速度脉冲的近场地震动这两类特殊地震动的减震效果相对较弱。