摘要：随着社会的快速发展，电力在人们的生活和生产当中是一种十分重要的能源，如果出现问题不仅会影响到人们的正常生活，而且还会带来一定的经济损失，所以电力系统的安全运行一直是人们普遍关注的一项内容。而电力系统在具体的运行过程当中，可能会受到各种自然灾害的考验，进而对其运行产生严重的影响。本文主要针对特高压GIS设备整体抗震性能进行分析，希望能够为相关工作人员起到一些参考作用。
关键词：特高压GIS设备；抗震性能；工作研究
随着我国电力系统的不断发展，对变电站用电设备也提出了更高的要求。而GIS设备由于具有占地面积小、可靠性高、受外界环境影响小等相关优点，因此在电力系统当中也得到了广泛的应用。近些年来，为了能够维持电力系统的稳定运行和满足市场需求，各种电压等级的GIS设备也相继诞生。但近些年来，随着我国电力系统的不断发展和规划的不断完善，800千伏以上的特高压输变电项目发展也取得了十分明显的进步。我国对于特高压电力的建设也投入了更多的资金，并重视电力设备的安全性。在人们的生活当中，地震是一种毁灭性的突发自然灾害，其十分容易导致电力系统中相关电力设备出现损坏，所以对于特高压开关设备的抗震性能进行研究具有十分重要的现实意义，可以为电力系统的安全稳定运行提供重要的参考依据[1]。
一、理论计算分析
现如今，对电力系统的设备进行抗震性能研究，主要是通过理论计算分析，并通过使用相关的分析软件，来对电力设备模拟地震计算。而目前特高压设备结构，主要为三相分相模式，而三相设备之间主要采用无机械连接方式，所以在分析特高压设备抗震性能时，我们只需要单独分析单相设备即可。我们可以根据特高压GIS设备的布置方式来建立起单项GIS设备模型，再对模型进行分析，而其模型不仅包含了特高压GIS设备实际运行当中所需要使用到的所有设备，而且还能够有效的对整个电站中设备的抗震性能进行反应，计算和分析结果。其具体的分析流程为，首先建立模型之后进行静力分析和模态分析，然后分析地震加速度反应谱，最后处理和分析数据得出最终的结果[2]。
二、数据模型的建立原则
数据模型建立是否准确和最终结果分析具有着直接关系，所以我们在对模型进行建立时，应该多利用单元模拟结构形式，从而有效的反映出设备结构自身的力学特征。薄壳结构包括断路器、隔离开关、母线套管、L型母线和接地开关等，可以通过使用高精度的位移三次多项式插值的节点板壳单元。而套管、导电管、母线筒这些属于是细长杆件，则可以使用自由度的抗弯钮两节点梁单元。而梁单元和有关壳单元的连接主要采用刚平面假设，刚支柱底部和基础在进行接触时，其节点主要采用固定处理[3]。
三、特高压交流电气设备抗震设计实验
在进行模型计算分析时，我们应该以特高压交流电气设备的抗震设防标准和抗震设计标准谱来作为基础，以此来人工合成地震波，我们主要采用两种方式来分析响应谱，而针对各阶阵型地震响应的叠加，主要按照平方求和的方式来进行计算，而对于地震应力和静荷载应力则按绝对值来进行组合。在特高压交流电气设备抗震设计标准图当中，T主要指周期，α是地震影响系数，αmax是地震影响系数最大值。根据国网要求，相关电器股份公司应委托第三方研究所来计算特高压GIS设备的抗震性能。而其计算结果充分表明该设备中各开关设备均具有良好的抗震性能，而且在一定的地震下，GIS设备的性能始终可以满足特高压交流电气设备抗震设防标准等相关要求，具有良好的安全系数。但其套管处加速度的综合放大系数以及位移值都大于设备主体，这也是该电器设备的主要薄弱点，也是我们需要解决的问题[4]。
为了对套管处的抗震性能进行验证，我们对特高压使用硅橡胶套管和瓷套管分别进行了套管抗震性能的针型实验。通过具体的实验过程，我们发现硅橡胶套管抗震实验，其峰值加速度为0.5g，而此套管的抗震实验峰值加速度则为0.4g。在进行试验时，我们主要将其安装在支架上，并将支架固定在具体的震动台面上。套管的结构为竖向轴对称，因此不会出现明显的扭转振动，而其并不属于大跨度和长旋臂的电气设备，因此我们不需要考虑竖向地震作用，只需要对其水平方面的抗震性能进行考核即可。实验过程中，地震波主要是采用单向激励套管，而其机制方向为Y向。在试验过程当中，我们选择了两种时程文件来作为具体的输入波，分别是白噪声和标准时程波。通过白噪声可以有效的测定设备自身的动力特性，而标准时程波，则可以对套管的抗震性能进行有效的监测。在实验过程当中，我们对套管的端部和其重心处位置均布置了相应的应变片，而套管主震y方向和x方向都布置了相应的加速度计，以此来测定套管抗震试验峰值加速度[5]。
经过地震真型实验之后，我们对其结果进行计算可以发现硅橡胶套管，在震动台输入地面加速度峰值为0.55g时，其套管根部的最大应变值达到了1460，我们再结合套管的参数，可以得到其相应的应力为26.28MPa。根据实验要求和其他荷载效应，我们进行了有效的组合，再将风压载荷考虑以后计算出荷载组合下的应力值为37.82MPa。我们将套管的许用应力按照80MPa来进行计算，那么套管通过设计地面使所产生的加速度峰值为0.55g的抗震考核实验。而瓷套管在输入目标峰值加速度为0.4g的情况下，其根部最大应变可以达到135。瓷套管的弹性模量我们事先已经掌握，最后计算此套管根部的法兰处最大应力可以达到13.99MPa，在组合风压载荷之后，并将其内压进行考虑，最终得到的硬力是17.99MPa，这一数值与瓷套管的容许应力值28MPa相比较小，因此也通过了设计地面加速度峰值为0.4g的抗震考核实验[6]。
我们通过上述计算和分析以及经过具体的地震真型试验，所得到的结果能够知道特高压GIS设备能够满足地震峰值加速度为0.5g的抗震要求。
结束语：
综上所述，电力系统的正常运行与人们的日常生活和社会生产具有紧密的联系，当即出现重大问题后，不仅会影响到人们的正常生活，而且还会产生巨大的经济损失，所以我们必须要采取有效的对策来进一步确保电力系统的安全运行。地震是一种可怕的自然灾害，对电力系统的相关设备具有着严重的危害，因此我们应对电力系统变电站的输变电开关设备所具有的抗震性能进行有效的分析。而特高压GIS设备的整体抗震性能，我们通过具体的实验和理论计算分析结果可以知道，其所具有的抗震性能能够充分保障设备的安全运行。因此，我们应该进一步对特高压GIS设备进行研究和分析，并加大对该设备的应用，使其能够更好地抵御自然灾害，并在电力系统的安全运行当中发挥重要的作用。
（参考文献）
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