一种电气设备瓷绝缘柱胶装结点等效弯曲刚度识别的方法
【技术领域】
[0001] 本技术发明是高压电气设备瓷绝缘柱胶装结点等效弯曲刚度识别的技术方法。
【背景技术】
[0002] I高压电气绝缘子结构是由瓷柱和铸铁法兰通过胶装材料粘结嵌入工艺制成。在 环境荷载及地震荷载作用下，结构的损伤主要发生在结点的薄弱部位，结点等效弯曲模量 是进行结构安全设计的重要参数，传统的等效模量计算方法采用电力设施抗震设计规范 (GB50260-1996)给定的公式估算。由于损伤后的胶装结点承载能力下降，构件等效弯曲模 量变化，按照传统的规范(GB50260-1996)给定的公式估算，不能体现出胶装材料损伤变化 对结构弯曲模量的影响，在实际工程应用时，特别是损伤结构的评估分析是有较大的误差。 另外规范制定方法只能通过几个参数估算，法兰与瓷柱胶装结构复杂，不能从结构特性上 对弯曲模量进行合理等效，造成误差较大。需要结合检测试验进行参数的测定，进而实现对 等效弯曲模量的识别。
【发明内容】
[0003] 本发明主要解决高压电气支柱绝缘子胶装结点损伤后的等效弯曲刚度不能有效 识别的问题。本发明基于均质梁振动理论建立了新的高压电器支柱胶装结点等效弯曲模量 测试识别技术。核心技术是基于结构体系振动理论建立了多频率优化拟合等效弯曲刚度的 算法，并通过检测试验建立了等效弯曲刚度识别的技术方案。本发明以支柱梁单元为振动 分析单元(如图2)，振动本构模型表达式为：
[0004]
⑴
[0005] 其中：Δ i = Ya为梁A2而竖向位移振幅；Δ2 典为梁衫而转角振幅；Δ 3 = Yb为索B立而 竖向位移振幅；4 = %为索B端转角振幅;P1 = QA为A端剪力幅值;P2=MA为A端弯矩幅值;P3 =Qb B端剪力幅值;P4=MB为B端弯矩幅值。
[0006] 单元刚度系数分别为：
[0021] El为梁的弯曲模量，ω为梁的振动圆频率，m为梁的线密度，1为梁的长度。
[0022] 这样，通过梁单元振动本构关系建立电气支柱结构振动模型表达，可建立如下振 动方程
[0023] 可建立如下振动方程
[0024]
[0025] 从而律立颇銮特征方趕
[0026]
[0027] 可写成：
[0028] f(EiIi,E2l2,li,l2,lk,mi,m2,mk,E/ ^,0)=0 (2.b)
[0029] 其中，下支柱弯曲模量E山、长度h、线密度nu，上瓷柱弯曲模量E2I2、长度12、线密 度m2以及胶装结点高度lk、等效线密度mk为已知参数，胶装结点等效弯曲模量参数E'疒未 知。
[0030] 从公式(2)可以看出，通过测量整体结构频率值可以确定索力弯曲模量参数E'V， 可建立对该参数的识别。
[0031] 由于频率特征方程(2)为三角函数表达的超越方程，圆频率ω解有无穷多个，为了 提高对参数Ε' F的识别精度，需要检测多阶频率。
[0032]本发明核心技术是通过测定结构大于2阶频率ω ,，建立优化目标函数如下
[0033] f〇bj=Min{ Σ | f (Eili,E2l2, li, b, lk,mi,m2.mk.E717 , ωι)} (3)
[0034] 再通过常用优化方法计算参数f r。
【附图说明】
[0035]图1是典型高压电气支柱结构构件。其中a为断路器、b为互感器、c为支柱绝缘子。 [0036]图2是梁振动分析单元。
[0037]图3是电气支柱构件计算简图。
[0038]图4是工艺实施流程图
【具体实施方式】
[0039] 基本实施步骤如下：
[0040] 1)按照布置原则在支柱各段布置传感器；
[0041] 2)在支柱各段分别敲击激励，分组进行时域振动信号采集；
[0042] 3)应用时域频变换工具进行时域振动信号变换，识别支柱结构多阶自振频率；
[0043] 4)应用分析识别工具，建立支柱结构振动计算模型，再依据多阶实测频率进行胶 装结点等效弯曲E' F的识别。
【主权项】
1. 本发明与传统《规范》推荐的公式计算方法相比，是通过检测试验数据信息获得对胶 装结点等效弯曲模量的识别，共同点通过将胶装结点简化为梁模型进行计算识别。2. 主要区别在于本发明基于能够基于试验检测获得等效弯曲模量的识别，传统《规范》 计算方法只能考虑胶装结点长度、胶装厚度等几何参数、经验参数估算，无法识别结点损伤 劣化后等效弯曲模量的变化。3. 本发明主要用于高压电气支柱结构的抗震性能计算、评估与结构安全维护，是电气 设备抗震安全性评估方面的关键性技术。4. 本发明能解决高压电气设备瓷绝缘柱胶装结点等效弯曲刚度较高精度识别问题，能 有效提高对电气支柱结构的抗震性能计算的准确性，推动电气设备抗震安全评估技术的完 善和发展。5. 本发明的优点是:技术实施过程简单方便，参数的测量识别精度高;频率测量实施在 施工现场操作方便，也可与电气设施振动监测系统整合，获得多阶频率，进行结构损伤的识 另IJ;由现场振动信号采集、信号分析和等效弯曲模量计算三部分组成。6. 本发明的用途:高压电气支柱结构计算中胶装结点参数的获得和高压电气支柱结构 损伤的识别。
【专利摘要】本技术发明是高压电气设备瓷绝缘柱胶装结点等效弯曲刚度识别的技术方法，基于均质梁振动理论建立了新的高压电器支柱胶装结点等效弯曲模量测试识别技术，核心技术是基于结构体系振动理论建立了多频率优化拟合等效弯曲刚度的算法，通过检测试验建立了等效弯曲刚度识别的技术方案。主要解决高压电气支柱绝缘子胶装结点损伤后的等效弯曲刚度不能有效识别的问题。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105468816
【申请号】CN201510751123
【发明人】范荣全, 高政国, 曹枚根
【申请人】国网四川省电力公司, 北京航空航天大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月6日