一种隔震支座及供电系统的制作方法

1.本技术涉及一种地震防护装置，尤其涉及一种隔震支座及供电系统。


背景技术：

2.换流站作为在特高压直流输电工程中的重要节点，能够实现电压升降、交直流转换，而换流变压器是站内的关键设备，其安全性影响了整个输电线路的安全稳定。由于电气方面的性能要求，换流变压器中使用了套管等悬臂类构件和陶瓷等低强度材料，使其在地震作用下具有较高的易损性，容易被破坏。因而换流变压器等关键电气设备的安全性尤为重要，这就需要使用隔震支座对其进行保护。
3.滑动摩擦摆隔震支座在建筑结构减隔震中已有应用，其主要部件是上下支座板和滑块，滑块的上下表面均能与支座板进行滑动摩擦耗能。其隔震原理是利用支座的滑动降低地震动能输入，同时通过摩擦耗能来消耗地震能量。通过有限元软件及振动台试验验证，换流变压器加装滑动摩擦摆隔震支座后，其地震响应得到明显降低，有利于减少换流变压器的震害。
4.但是滑动摩擦摆隔震支座的结构特点使其无法承受较大的竖向地震作用，当竖向地震作用较大时，变压器的偏心摆动可能导致所述滑动摩擦摆隔震支座被拔起，上支座板与中间滑块脱离，使得支座暂时失效并产生冲击荷载导致地震响应进一步增加。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种隔震支座及供电系统，以解决当竖向地震作用较大时，变压器的偏心摆动可能导致其支座被拔起，上支座板与中间滑块脱离，使得支座暂时失效并产生冲击荷载导致地震响应进一步增加的问题。
6.第一方面，本技术提供一种隔震支座，包括：上支座板、下支座板、滑块、固定装置、伸缩组合构件，其中，所述滑块设置在所述上支座板和下支座板之间；所述上支座板的侧面通过所述伸缩组合构件与所述固定装置连接；所述下支座板的侧面通过所述伸缩组合构件与所述固定装置连接；所述伸缩组合构件是由多个连接杆组成的伸缩连杆机构；至少两组所述伸缩组合构件以所述上支座板为中心对称设置在所述上支座板的两侧。
7.所述上支座板上面放置电气设备，例如换流变压器等。所以上支座板、下支座板和滑块需要用强度很大的材料，例如不锈钢材质。上支座板和下支座板可以是任何形状，其面积能满足放置电气设备的需要。上支座板和下支座板均可以与滑块进行滑动摩擦，当地震来临时，通过上支座板和下支座板与滑块的滑动摩擦，将输入的地震动能消耗掉，以保护放置在上支座板电气设备的安全。所述固定装置需要与地面进行锚固，使其在竖向方向上能提供支撑力。所述伸缩组合构件在水平方向上可以伸缩移动，从而不影响上支座板和下支座板与滑块进行滑动摩擦。伸缩组合构件在对称位置设置至少两组，以保证在竖向方向上起到抗拔作用，在地震竖向震动较大时，上支座板和下支座板通过伸缩组合构件与固定装置的连接，从而防止上支座板与中间滑块脱离，造成隔震支座的失效。
8.可选的，所述伸缩组合构件包括交叉撑杆、竖向连接杆、连接装置，其中，所述交叉撑杆通过所述连接装置相互连接组成菱形网状结构；所述交叉撑杆与所述上支座板连接组成所述伸缩组合构件的上层，所述交叉撑杆与所述下支座板连接组成所述伸缩组合构件的下层；所述竖向连接杆通过所述连接装置将所述伸缩组合构件的上层和下层连接在一起。
9.组成菱形网状结构容易实现和维护，菱形网状结构可以在水平方向上有很好的伸缩移动性。组成菱形网状结构的交叉撑杆可以是一样的规格尺寸，便于加工制造，以后的维修更换也比较容易。所述竖向连接杆将所述伸缩组合构件的上层和下层连接在一起，在不影响水平方向伸缩移动的同时，加大了竖向方向的支撑力，使得在地震竖向震动较大时，所述上支座板不仅通过所述固定装置的连接起到抗拔作用，所述竖向连接杆也加大了抗拔强度。
10.可选的，所述连接装置为铰链。
11.通过铰接方式连接，使得所述伸缩组合构件可以在水平方向上伸缩运动。
12.可选的，所述上支座板和下支座板为四边形；所述固定装置包括底座和四个侧壁；所述下支座板放置在所述固定装置的底部上；所述上支座板的四个边通过四组所述伸缩组合构件的连接杆与所述固定装置的四个侧壁连接；所述下支座板的四个边通过四组所述伸缩组合构件的连接杆与所述固定装置的四个侧壁连接。
13.上支座板和下支座板设置为四边形形状，容易加工制造，而且大多数电气设备也是四边形的，这样对上支座板面积的利用率比较大。所述固定装置需要使用强度很大的材料，例如设置为不锈钢盒，这样会便于安装，而且其自身重量可以增大竖向方向的抗拔强度。所述上支座板和下支座板的四个边设置四组伸缩组合构件与固定装置的四个侧壁连接，能够进一步增大竖向方向的抗拔强度。
14.可选的，所述伸缩组合构件的连接杆与所述固定装置通过铰接方式连接；所述伸缩组合构件的连接杆与所述上支座板和下支座板通过铰接方式连接。
15.通过铰接方式连接，使得伸缩组合构件的连接杆可以伸缩运动。
16.可选的，所述上支座板和下支座板均包括摩擦面，所述摩擦面为弧形凹面；所述滑块的上表面和下表面为凸面，所述滑块的上表面与所述上支座板的摩擦面接触，所述滑块的下表面与所述下支座板的摩擦面接触。
17.上支座板和下支座板的弧形凹面半径相等，弧形凹面半径也等于滑块上表面和下表面的凸面半径。增加了弧形摩擦面后，使上支座板和下支座板有了向心恢复力，在地震震动较小时，滑块只会在弧形摩擦面中间部分滑动；当震动变大时，滑块才会向弧形摩擦面边缘部分滑动；当震动变小时，滑块会回到弧形摩擦面中间部分滑动。这就使得，上支座板和下支座板有自动复位的功能，而且只有随着地震震动较大时，上支座板和下支座板的摆动位移才会比较大。同时，摩擦阻尼力和向心恢复力与上部结构作用于隔震支座上的压力成正比，即上支座板上的电气设备越重，产生的摩擦阻尼力越大，使其具有竖向刚度大、竖向承载力高的特点。
18.第二方面，本技术还提供一种供电系统，包括变压器、上述的隔震支座，其中，变压器放置在所述隔震支座上。
19.当遭受地震作用时，所述隔震支座首先通过上支座板和下支座板与所述滑块的摩擦滑动来消耗大部分地震能量，降低输入到变压器的地震动能，从而减小其地震响应。当竖
向地震作用较大时，所述伸缩组合构件通过竖向连接杆的连接来增加隔震支座的竖向强度，同时与固定装置不锈钢盒的有效连接，使组合结构可利用固定装置自身重量及固定装置与地面的锚固来进一步增大隔震支座的竖向抗拔强度，防止隔震支座因竖向地震而发生的拔起或倾覆，保护了隔震支座的长期有效性，提高了供电系统的抗震能力。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本技术所述隔震支座的剖面图；
22.图2为本技术所述隔震支座的俯视图；
23.图3为本技术所述隔震支座的伸缩组合构件连接方式示意图；
24.图4为本技术所述隔震支座的布置方式示意图；
25.图示说明：
26.其中，1-上支座板，2-下支座板，3-滑块，4-固定装置，5-交叉撑杆，6-竖向连接杆，7-连接装置，8-伸缩组合构件。
具体实施方式
27.下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和系统的示例。
28.第一方面，本技术提供一种隔震支座，参见图4为本技术所述隔震支座的布置方式示意图。其包括：上支座板1、下支座板2、滑块3、固定装置4、伸缩组合构件8。上支座板1上面需要放置电气设备，例如换流变压器等。所以上支座板1、下支座板2和滑块3需要使用强度很大的材料，例如不锈钢材质。为了加工方便，将上支座板1和下支座板2设置为方形，电气设备大多数也为方形，这样可以有效的利用上支座板1的面积。固定装置4也需要使用强度很大的材料，例如不锈钢材质，根据上支座板1和下支座板2的形状，将固定装置4设置为立方体结构，包括一个方形底座和四个侧壁。
29.在装配过程中，先将固定装置4放置到换流站准备安装换流变压器的位置，并将其与地面进行锚固。然后将下支座板2放置于固定装置4的底座中心位置，将滑块3放置到下支座板2的中心位置，最后将上支座板1放置在滑块3上，如图1所示。
30.下支座板2放置在固定装置4的底座中心位置时，要使下支座板2的四个边平行于固定装置4的四个侧壁。将上支座板1放置在滑块3上时，要使上支座板1的四个边和下支座板2的四个边平行对齐。
31.上支座板1和下支座板2均设有半径相等的凹球型摩擦面，滑块3的上表面和下表面为与凹球型半径相等的凸面，因而滑块3的上下表面均能与上支座板1和下支座板2进行滑动摩擦，通过滑动摩擦能将输入的地震动能消耗掉。同时，摩擦阻尼力和向心恢复力与上部结构作用于隔震支座上的压力成正比，即上支座板1上的电气设备越重，产生的摩擦阻尼
力越大，使其具有竖向刚度大、竖向承载力高的特点。
32.在装配时，将交叉撑杆5依次以连接装置7进行铰接连接，组合成菱形网状伸缩结构，连接装置7为铰链，如图2所示。组合成菱形网状伸缩结构要可以水平伸缩运动。其组合的菱形网状大小由下支座板2的一边到固定装置4的相对应侧壁的距离决定。
33.在装配时，为上支座板1做一组菱形网状伸缩结构，为下支座板2做一组菱形网状伸缩结构，然后将两组菱形网状伸缩结构，以竖向连接杆6进行铰接连接，组合成伸缩组合构件8，如图3所示，并检查组合后构件是否仍然可以在水平方向上伸缩运动，如果不能伸缩运动，需要对不能进行伸缩运动的连接处进行调整，以保证其可以在水平方向上可以伸缩运动，在竖向方向上有固定作用。
34.在装配时，将伸缩组合构件8做四组，然后各自在上支座板1和下支座板2的四个侧面进行铰接连接，伸缩组合构件8的上层与上支座板进行铰接连接，伸缩组合构件8的下层与下支座板2进行铰接连接，伸缩组合构件8另一端均与对应固定装置4的不锈钢盒内壁进行铰接连接，安装完成后将上支座板进行调平，上部安装电气设备。
35.在一种示意性实施方式中，将上支座板1和下支座板2设置为三角形，将固定装置4设置为顶端开口的三棱柱结构，包括底座和三个侧壁。
36.在装配过程中，先将固定装置4放置到换流站准备安装换流变压器的位置，并将其与地面进行锚固。然后将下支座板2放置于固定装置4的底座中心位置，将滑块3放置到下支座板2的中心位置，最后将上支座板1放置在滑块3上。
37.下支座板2放置在固定装置4的底座中心位置时，要使下支座板2的三个边平行于固定装置4的三个侧壁。将上支座板1放置在滑块3上时，要使上支座板1的三个边和下支座板2的三个边平行对齐。
38.在装配时，按照上述方案中所述将伸缩组合构件8做三组，然后各自在上支座板1和下支座板2的三个侧面进行铰接连接，伸缩组合构件8的上层与上支座板进行铰接连接，伸缩组合构件8的下层与下支座板2进行铰接连接，伸缩组合构件8另一端均与对应固定装置4的内壁进行铰接连接，安装完成后将上支座板进行调平，上部安装电气设备。
39.当有地震发生时，隔震支座首先通过上支座板1和下支座板2与滑块3的摩擦滑动来消耗大部分地震能量，降低输入到电气设备的地震动能，从而减小结构的地震响应。当竖向地震作用较大时，伸缩组合构件8通过竖向连接杆6的连接来增加支座的竖向强度，同时与固定装置4不锈钢盒的有效连接，使组合结构可利用固定装置4自身重量及固定装置4与地面的锚固来进一步增大支座的竖向抗拔强度，阻止支座因竖向地震而发生的拔起或倾覆，保护了隔震支座的长期有效性。
40.第二方面，本技术提供一种供电系统，包括换流变压器和上述的隔震支座。先将隔震支座按照上述方法安装好，然后将换流变压器等电气设备安装在隔震支座上。
41.当供电系统遭受地震作用时，隔震支座性能既能可以满足多维地震输入下，换流变压器的减隔震要求，又能解决因竖向地震作用过大导致的上支座板1和滑块3拔起问题，从而保证隔震支座持续高效地发挥其隔震效果，降低换流变压器的地震响应，减少换流变压器的地震破坏，保护供电系统的安全。
42.本技术提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本技术总的构思下的几个示例，并不构成本技术保护范围的限定。对于本领域的技术人
员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本技术方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本技术的保护范围。