本發(fā)明涉及一種隔震系統(tǒng)，尤其是涉及一種變壓器基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國輸變電工程向高壓、超高壓和特高壓方向發(fā)展，交流變電站和直流換流站中裝備了大量的關(guān)鍵變電設(shè)備——大型(即高壓、超高壓和特高壓)電力變壓器和換流變壓器。這些大型變壓器體積和質(zhì)量大，造價高，而且其上上安裝了大量的套管。以往地震中，由于變壓器箱體的動力放大作用，變壓器套管出現(xiàn)了嚴(yán)重的損毀；此外由于地震水平力作用，變壓器在地震中出現(xiàn)了傾覆的嚴(yán)重震害，致使變電站停運和電網(wǎng)大面積停電。針對變壓器地震易損性問題，一些研究者對變壓器提出了多種基礎(chǔ)隔震防護(hù)措施。中國專利CN 202339791 U使用組合橡膠支座對變壓器進(jìn)行基礎(chǔ)隔震來實現(xiàn)地震防護(hù)。中國專利CN 201984929 U提出在變壓器本體底部設(shè)置隔震元件和消能元件對變壓器實施抗震保護(hù)。中國專利CN 203218067 U通過L型固定板將底部帶小車結(jié)構(gòu)的變壓器固定在基礎(chǔ)及軌道上，防止小車在地震中滑動，從而提高變壓器的抗震能力。中國專利CN 204257330 U通過在500kV變壓器底座和基礎(chǔ)之間安裝隔震裝置—橡膠支座，來實現(xiàn)對變壓器地震防護(hù)。中國專利CN105322454A提出了一種分離式隔震系統(tǒng)，采用此隔震系統(tǒng)，可以對變電站整體進(jìn)行隔震。綜上，上述專利中都采用橡膠隔震支座對變壓器進(jìn)行基礎(chǔ)隔震，橡膠隔震支座尺寸與隔震變壓器的質(zhì)量密切相關(guān)，變壓器的質(zhì)量一般較建筑結(jié)構(gòu)很小，要達(dá)到理想的隔震效果，橡膠支座的尺寸和剛度都較小，穩(wěn)定性差，因此橡膠隔震支座會改變變壓器正常工作的基本動力特性和防傾覆能力，放大了變壓器自身振動和結(jié)構(gòu)噪聲，進(jìn)而影響變壓器的正常工作性能。隔震的變壓器重心較高，在地震作用下，變壓器容易傾覆，而橡膠隔震支座的抗拉能力很小，容易造成嚴(yán)重的變壓器整體傾覆震害。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種變壓器基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種變壓器基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)，包括用于固定安裝變壓器的支架和地面結(jié)構(gòu)上的基座，在支架與基座之間安裝可使兩者相對水平滑動的多重摩擦擺系統(tǒng)，和限制兩者相對豎向移動的抗拔裝置。

優(yōu)選的，所述的多重摩擦擺系統(tǒng)包括分布在支架與基座的邊緣處的多個多重摩擦擺支座，每個多重摩擦擺支座包括上支座板、下支座板和中間滑塊，所述的上支座板、下支座板分別連接支架和基座，所述的中間滑塊的上、下兩個端面分別與所述上支座板和下支座板的凹球面滑動接觸。

更優(yōu)選的，所述的中間滑塊由鉸接的上凸滑塊和下凸滑塊組成，所述上、下滑塊要加工成與上支座板、下支座板的球面分別半徑為R₁和R₂凹球面匹配的凸球面，支座板的凹球面由不銹鋼制作，滑塊上涂覆有機(jī)材料，不銹鋼與聚四氟乙烯并組成摩擦副，通過改變凹球面的粗燥度和滑塊涂敷材料，可以改變摩擦副的摩擦系數(shù)。通過改變上、下支座板的凹球面的球面半徑R₁、R₂，凹球面和滑塊之間的摩擦系數(shù)μ₁μ₂,可以使隔震支座的滯回曲線為多線性，在不同的地震設(shè)計水準(zhǔn)下，實現(xiàn)不同的隔震設(shè)計目標(biāo)。

多重摩擦擺支座的上、下支座板凹球面半徑分別為R₁、R₂，滑塊與其的摩擦系數(shù)分別為μ₁、μ₂，上、下滑塊的高度分別為h₁、h₂，滑塊可在上、下球面滑動的最大位移為d₁、d₂。設(shè)多重摩擦擺支座的摩擦系數(shù)μ₁＜μ₂，滑塊可以在上、下支座板凹球面運動的相對水平位移d₁、d₂，滑塊在上、下支座板凹球面滑動的有效擺長為R_eff1＝R₁-h₁,R_eff2＝R₂-h₂,多重摩擦擺隔震支座承受的豎向壓力為N，水平力為H，因此多重摩擦擺支座隔的震變壓器在地震作用下的滯回曲線為變剛度多線性，在不同的地震設(shè)計水準(zhǔn)下，實現(xiàn)不同的隔震設(shè)計目標(biāo)，具體可參見圖6和圖7：

1.多重摩擦擺支座隔震的變壓器在罕遇風(fēng)荷載或維修荷載作用下的受到的水平力為H，豎向力為N，通過設(shè)置摩擦擺摩擦副特性，使即多重摩擦擺支座隔震的變壓器在罕遇風(fēng)荷載作用下對應(yīng)于滯回曲線階段1，變壓器保持靜止，正常工作；

2.多重摩擦擺支座隔震的變壓器在多遇地震作用下的受到的水平力為H，豎向力為N，使即多重摩擦擺支座隔震的變壓器在多遇地震作用下僅摩擦系數(shù)較小的滑動面開始滑動，多重摩擦擺支座的隔震剛度為隔震剛度較大，支座的位移很小，變壓器正常工作；

3.多重摩擦擺支座隔震的變壓器在設(shè)計地震作用下的受到的水平力為H，豎向力為N，使即多重摩擦擺支座隔震的變壓器在設(shè)計地震作用下滑塊在上、下兩個凹球面上滑動，多重摩擦擺支座的隔震剛度為隔震剛度較小，支座的位移適中，變壓器的地震響應(yīng)得到控制，變壓器正常工作；

4.多重摩擦擺支座隔震的變壓器在罕遇地震作用下的受到的水平力為H，豎向力為N，使滑塊在摩擦系數(shù)較小的凹球面上滑動已經(jīng)接觸限位擋環(huán)，即多重摩擦擺支座隔震的變壓器在罕遇地震作用下滑塊僅在摩擦系數(shù)較大的下凹球面滑動，多重摩擦擺支座的隔震剛度為隔震剛度又變大，支座的位移得到控制，變壓器的加速度和位移響應(yīng)得到控制，變壓器仍然正常工作；

5.多重摩擦擺支座隔震的變壓器在極端地震作用下的受到的水平力為H，豎向力為N，使滑塊都已經(jīng)接觸上、下凹球面上滑動限位擋環(huán)，即多重摩擦擺支座隔震的變壓器在極端地震作用下滑塊不能再滑動，處于鎖定狀態(tài)，多重摩擦擺支座的隔震剛度很大，限制了支座的位移在x_b＝d₁+d₂，避免變壓器水平方向大幅度移位、傾覆，變壓器已經(jīng)停止工作，但是避免了變壓器毀滅性破壞。

進(jìn)一步優(yōu)選的，在上支座板和下支座板的凹球面的邊緣處還設(shè)置防止中間滑塊脫出的限位擋環(huán)。

優(yōu)選的，所述的基座上還設(shè)有限制安裝在所述支架上的變壓器意外傾覆時的豎向位移的抗拔裝置。

更優(yōu)選的，所述的抗拔裝置包括多個兩兩對稱設(shè)置在所述支架周圍的抗拔單元，每個抗拔單元包括兩根抗拔螺桿、抗拔橫梁，所述的兩抗拔螺桿錨固在所述基座上，并與所述抗拔橫梁組成一個門型通口，組成所述支架梁還向外延伸伸入所述門型通口內(nèi)，并保持與抗拔橫梁和抗拔螺桿間隔設(shè)置。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述凸出端口與對應(yīng)門型通口的抗拔螺桿的間隔滿足其不影響支架與基座之間的水平向自由滑動；

更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述凸出端口與對應(yīng)門型通口的抗拔橫梁的間隔小于安置在所述支架上的變壓器傾覆的最小豎向位移。

本發(fā)明的設(shè)計原理如下：

多重摩擦擺系統(tǒng)由多個多重摩擦擺支座組成，每個多重摩擦擺支座由包含凹球面的上、下支座板，和中間滑塊組成，而中間滑塊又由上凸滑塊和下凸滑塊鉸接組成。上、下支座板分別通過螺栓與支架和基座相連?？拱窝b置由抗拔橫梁，抗拔螺桿和抗拔螺栓組成，抗拔螺桿錨固在基座里。上、下支座板包含凹球面，在平衡狀態(tài)或地震后，在變壓器重力作用下，多重摩擦擺單元的滑塊將自動滑動至上支座板的凹球面的最高點和下支座板凹球面的最低點，因此多重摩擦擺機(jī)構(gòu)具有自回復(fù)能力。中間滑塊與上下支座板包含的凹球面之間形成摩擦副，摩擦系數(shù)很小。在地震作用下，下支座板連同基座與地面一起運動，中間滑塊在下支座板包含的凹球面里運動，變壓器及其支架與上支座板一起運動，由于中間滑塊的運動，阻斷了地面運動向變壓器直接的直接傳遞，變壓器的絕對運動幅度大為減小，地震作用大為減小。另外在變壓器底部支架的端部安裝了抗拔裝置，抗拔裝置的抗拔橫梁與支架之間有一定的空間，可以允許地震作用下變壓器支架的水平運動，但有限制變壓器意外傾覆時過大的豎向位移。

本發(fā)明通過設(shè)置由多個多重摩擦擺支座組成的隔震系統(tǒng)，使得變壓器箱體與基座不直接相連。通過調(diào)節(jié)多重摩擦擺支座上下支座板凹球面的曲率半徑和中間滑塊球面之間的摩擦系數(shù)來實現(xiàn)變壓器的隔震設(shè)計目標(biāo)。隔震系統(tǒng)中的多重摩擦擺支座的承載力和數(shù)量根據(jù)變壓器的體積、質(zhì)量和重心分布來確定。變壓器在受地震作用時，地震動通過隔震系統(tǒng)時將受到過濾作用，地震波中、高頻部分被隔震層過濾，減少了變壓器箱體所受到的作用，從而使變壓器箱體的振動得到明顯控制，動力作用明顯減小，進(jìn)而有效的避免了對變壓器箱體內(nèi)部元件以及套管組件等的破壞，提高了變壓器的抗震性能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)能過濾地震波中、高頻部分，減少上部變壓器套管的振動，防止套管發(fā)生破壞?；A(chǔ)隔震系統(tǒng)由支架、多重摩擦擺支座、基座和抗拔裝置組成，分工明確；采用不同的支架，可以安裝不同的類型的變電設(shè)備，應(yīng)用廣泛。

(2)多重摩擦擺支座具有多個凹球面，隔震系統(tǒng)的在兩個方向的隔震周期取決于這些凹球面的曲率半徑R₁、R₂，耗能能力取決于滑塊與凹球面之間的摩擦系數(shù)μ₁、μ₂，因此多重摩擦擺支座的隔震周期與隔震設(shè)備質(zhì)量無關(guān)，其參數(shù)選擇范圍大，適用面廣。

(3)多重摩擦擺支座具有多個凹球面，僅在重力作用下平衡時，在變壓器重力作用下滑塊將回復(fù)至上下凹球面的最低點，因此具有自回復(fù)能力。并且凹球面與滑塊之間形成摩擦副，在小荷載下，由于靜摩擦力作用，變壓器不會發(fā)生位移，防止變壓器在正常運行情況下發(fā)生滑動。地震時，滑塊在凹球面上滑動保證變壓器可以在水平向自由滑動，滑動過程中，變壓器始終保持水平，不會發(fā)生傾斜。

(4)通過改變上、下支座板的凹球面的球面半徑R₁、R₂，凹球面與和滑塊之間的摩擦系數(shù)μ₁，μ₂,可以使隔震支座的滯回曲線為多線性，在不同的地震設(shè)計水準(zhǔn)下，實現(xiàn)不同的隔震設(shè)計目標(biāo)。

(5)抗拉裝置可以提供很大的豎向拉力，抵抗由于地震作用下，水平向慣性力產(chǎn)生的傾覆力矩拉力。

(6)多重摩擦擺支座體積較小，與支架和基座連接方式可以為螺栓連接，方便安裝、運輸、更換。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的變壓器和基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的支架、多重摩擦擺支座、基座的連接的示意圖；

圖4為本發(fā)明的多重摩擦擺支座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的抗拔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的多重摩擦擺支座的剖面的受力示意圖；

圖7為本發(fā)明的多重摩擦擺支座的滯回曲線示意圖，分為I、II、III、IV和V五個階段；

圖中，1-變壓器套管，2-油枕，3-變壓器箱體，4-支架，5-多重摩擦擺支座，6-基座，7-抗拔裝置，8-上支座板，9-中間滑塊，10-下支座板，11-螺帽，12-抗拔橫梁，13-抗拔螺桿，14-上凸滑塊，15-下凸滑塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例

一種變壓器基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括用于固定安裝變壓器的支架4和固定在地面結(jié)構(gòu)上的基座6，支架4上的變壓器主要包括變壓器箱體3、油枕2和變壓器套管1，在支架4與基座6之間還設(shè)有使兩者相對移動的多重摩擦擺機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖4和圖6所示，多重摩擦擺機(jī)構(gòu)包括分布在支架4與基座6的邊緣處的數(shù)個多重摩擦擺支座5，每個多重摩擦擺支座5包括上支座板8、下支座板10和中間滑塊9，上支座板8、下支座板10分別連接支架4和基座6，中間滑塊9的上下兩個端面分別與上支座板8和下支座板10的凹球面滑動接觸，中間滑塊9由鉸接的上凸滑塊14和下凸滑塊15組成，滑塊加工成與上、下支座板8、10凹球面匹配的凸滑塊，在上支座板8和下支座板10的凹球面的邊緣處還設(shè)置防止中間滑塊9脫出的限位擋環(huán)。

基座6上還設(shè)有限制安裝在支架4上的變壓器意外傾覆時的豎向位移的抗拔裝置7，如圖5所示，抗拔裝置7包括10個兩兩對稱設(shè)置在支架4周圍的抗拔單元，每個抗拔單元包括兩根抗拔螺桿13、抗拔橫梁12，兩抗拔螺桿13錨固在基座6上，并通過螺帽11等結(jié)構(gòu)與抗拔橫梁12固定連接，抗拔螺桿13與抗拔橫梁12組成一個門型通口，支架4梁還向外延均對應(yīng)伸入門型通口內(nèi)，并保持與抗拔橫梁12和抗拔螺桿13間隔設(shè)置，如圖3所示，梁支架與對應(yīng)門型通口的抗拔螺桿13的間隔滿足其不影響支架4與基座6之間的水平向自由滑動；支架梁與對應(yīng)門型通口的抗拔橫梁12的間隔小于安置在支架4上的變壓器傾覆的最小豎向位移。

本實施例的設(shè)計原理如下：

多重摩擦擺機(jī)構(gòu)由多個多重摩擦擺支座5組成，每個多重摩擦擺支座5由上支座板8、下支座板10和中間滑塊9組成，而中間滑塊9又由上凸滑塊14和下凸滑塊15鉸接組成。上、下支座板10分別通過螺栓與支架4和基座6相連?？拱窝b置7由抗拔橫梁12，抗拔螺桿13和抗拔螺栓組成，抗拔螺桿13錨固在基座6里。上、下支座板10包含凹球面，在平衡狀態(tài)，在變壓器重力作用下，多重摩擦擺支座5的滑塊將自動滑動至上支座板8的凹球面的最高點和下支座板10凹球面的最低點，因此多重摩擦擺機(jī)構(gòu)具有自回復(fù)能力。中間滑塊9與上下支座板10包含的凹球面之間形成摩擦副，摩擦系數(shù)很小。在地震作用下，下支座板10連同基座6與地面一起運動，中間滑塊9在下支座板10包含的凹球面里運動，變壓器及其支架4與上支座板8一起運動，由于中間滑塊9的運動，阻斷了地面運動向變壓器直接的直接傳遞，變壓器的絕對運動幅度大為減小，地震作用大為減小。另外在變壓器底部支架4的端部安裝了抗拔裝置7，抗拔裝置7的抗拔橫梁12與支架4之間有一定的空間，可以允許地震作用下變壓器支架4的水平運動，但限制變壓器意外傾覆時過大的豎向位移。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。