马黎
通用电气高压电气开关（苏州）有限公司 江苏省苏州市 215000
摘要：电力的能源支持着人们平常的生产和生活，电力系统的平稳运行是整个城市活动可以平稳运转的前提，为整个城市的商业、生产和生活提供必要的电力能源支持。突发性的自然性灾害对电力运行系统具有相当强大的破坏力，特别是地震所带来的毁灭性的危害后果。这种灾害对电力的破坏尤其严重。所以必须要增加高压电气设备在地震下的抗震性能，也就是GIS的抗震性能。
关键词：GIS；高压电气设备；电气设备抗震；
前言：地震对于电力系统的破坏通常都会带来较为严重的影响，一旦一个地区的电力系统遭受到地震灾害的影响，电力系统遭到严重破坏后，没有办法正常运行，也没有办法让系统进行正常的供电作业。自然灾害是不可控的，我们只有从电力系统的本身来找到解决问题的方法。就像通过增加房屋的抗震性来减少地震给人们居住环境带来损害一样，电力系统通过增加电力系统本身的抗震性能来减少地震带来的破坏。GIS是含有避雷装置的电力设备，能够有效的提升设备系统内的抗震性能。因此，分析GIS高压设备进行抗震性能的试验是具有一定的现实的重要意义的。
1 GIS电器设备介绍
全国局部地区地震灾害发生的现象比较多，电力技术人员对这些地区的变电站中的主要设备进行调查研究，通过电力设备在电力系统中的运作过程，发现这些地区的变电站设备中安置的GIS设备在发生地震时发挥了比较好的抗震性能。想要达到保护电力系统在地震灾害时的抗震能力，可以在地震频繁发生的地区的电力设备中安装GIS变电设备。GIS设备的运行原理是通过设备里面互感器、避雷器、控制机关等部件的封闭性的特点，另外在该设备内部还安置了相关的绝缘装置，可以提高设备在地震时的绝缘性。在GIS的开关设置上也进行了设备本身抗震性能的改良。这样的配置把所有的变电组建组合成了一个整体设备。增加了设备本身的强度，大大的减少了地震灾害对电力系统带来的危害[1]。
2 GIS高压电气设备抗震性能试验
2.1试验的目的
面对地震灾害对我国电力系统产生的危害，要进行GIS高压电气设备的抗震性能的检测和试验，运用电力知识的理论和实践互相结合的研究方法，用理论性的指导依据去实验这一设备的抗震过程。用试验所得的结果来进一步验证理论的合理性，这样，试验所得出的结果也具备了实际的应用意义。
2.2试验测试原理
本次试验是通过物理模拟地震的震动模式，尽可能的模拟出真实地震中的物体震动频率，通过测试GIS设备在模拟震动实验下的真实反应，利用模拟振动台在对地震的完整过程进行模拟呈现，在试验前，要对地震下的设备机构的工程反应和振动承载下的工程结构中所具备的动力性特征来进行研究，进一步贴合地震环境模拟的试验要求。通过地震模拟台来进行电气设备的抗震试验作为一种重要的判定手段在工程结构性质的抗震性试验中被广泛的研究和应用。这种判定试验的优点在于它的直观性和准确性，相对于理论计算和动力分析等研究相比是更加的直接、清晰的展现方式[2]。
自振特性试验是振动台试验中的一种，由白噪声的扫描试验以及正弦快速扫描试验所组成。白噪音是一种宽带激励，在平直谱上布满强度相等的频率点，在使用这种激励方式时，所产生的能量在完整的一个频带上面分布着。另外一种正弦快速扫描法是瞬间状态下产生的激励信号，在信号的发生器上面发出激振的信号，这种发生器的信号是在一定程度上振荡频率的发生下，进行变化控制的信号。这种激振力所产生的大小会受到正弦规律的变化而变化。
在这个试验中，对于扫描的周期和扫描的频率也是可进行控制调节的。这种正弦扫描信号所产生的能量不同于白噪声激励，它是可以分布在单独的频率点上的。
地震波的产生本身就具有随意性，产生的情况较为复杂，不会重复发生同一种状态的地震波，不一样的电力设备在地震振动发生时所表现出来的动力反应也有着较大的差别，这样也加剧了电力设备抗震能力考核的设置难度。我们进行地震模拟主要是通过模拟地震能量在地震台上的变化和地震台上，电力设备所产生的动力反应，归纳出在不同能量下的动力反应特征。前期对于在模拟地震中的试验数值的录入是一个重要的部分，比如：适宜的地震波的形态、速度幅的数据和振动所持续的时间等。无论选择哪种试验来对电力设备进行地震下的抗震测试，都应该考虑到地震发生状况下，产生的随机共振的破坏能量是否可以和在试验中地震台模拟的不同波形产生相同的效果。在试验中有几种波形作为振动记录分析和试验中的配合波形，例如：连续的正弦波形状、人工地震波等
2.3试验测试过程
在进行试验之前，要对GIS设备进行组成安装，在进行安装完毕后，要开始检验设备的相关数值，参数调整合格后，才可以把GIS设备安置在地震振动台上。振动台面的安装过程需要按照国家对地震试验的相关规定进行安装，利用刚性试验用具保证试验台的稳固性，减少多余的支架和缚带的使用，防止影响到设备的在动态时的性能，注意安装过程中应力和质量的受力平衡。
接下来需要利用到具有加速度性能的传感设备和位移计算工具，还有应变片的记录仪器。增加加速度传感点的设置有助于更加清晰的了解动力响应的情况。但是，测点如果布置过多，就会增加仪器设备的使用，浪费人力和成本。检测点少布置也有着凸显试验重心、提升质效比的优点。需要根据操作和测试的可行性来对布置测点位置的多少进行测算[3]。
首先要对GIS设备进行动力性能的检测，测验设备的原有频率，也可以对设备在共振状态下的反应状态进行考察。这一环节在整个试样中具有关键的作用。地震中的地震波频率一般会在0.5赫兹到10赫兹之间的范围。要尽可能让设备接受测试的频率靠近地震波的实际振动频率。达到设备共振的效果。在这个步骤里，选用白噪声的方式来完成电力设备的抗震试验。
接下来就是要利用人工地震波来进行试验了，把人工调节好的地震波传输到振动台面进行考核，用相关检测设备来收集检测点的加速度、位移等数据。将得到的反应能力数值做抗震性分析。最后，使用白噪声来扫描设备，得出自振频率和阻尼比两种数据，对比出试验前后的设备的动力特性。
3试验测试结果
在GIS高压电气的设备抗震性能的试验完成后，倘若输入的信号频率近似于设备本身的振动频率，将会得到一个较大的结构相应数值，倘若频率在白噪声的激励下产生相同范围内的振动叠加效果。会产生相应的传递函数。利用半功率法来检测阻尼比，将自振频率峰值和共振点的峰值减少至原来的12倍，得出阻尼比数据，结果如果是整体频率变化幅度较小，就可以证明结构没有损坏。
结论：根据以上试验可以得出，GIS设备里阻尼和振动频率变化不大，但是随着地震波的增大，该电力设备的加速度响应会逐渐增大，在地震波的影响下可能会产生相关零件损坏的现象。所以要加强这一电气设备中套管处的抗震水平，提高设备整体抗震能力。
参考文献：
[1] 孙宇晗, 程永锋, 卢智成,等. 特高压GIS瓷质套管与复合套管抗震性能试验研究[J]. 高电压技术, 2019, v.45;No.315(02):211-218.
[2]刘静, 谢晓燕. GIS高压电气设备抗震性能试验研究[J]. 山东工业技术, 2019, 000(018):161.
[3]朱全军, 高政国, 陈应禄,等. 基于随机反应谱理论的支柱类电气设备抗震性能评估方法研究[J]. 地震工程与工程振动, 2018, v.38(02):196-202.