[发明专利]一种电瓷材料电气设备抗震可靠度确定方法

说明书

技术领域：

本发明涉及可靠度确定方法，更具体涉及一种电瓷材料电气设备抗震可靠度确定方法。

背景技术：

由于电气设备结构与电气性能要求，瓷材料得到大量应用。变电站内支柱类瓷材料电气设备主要有避雷器、互感器、断路器、支柱绝缘子、隔离开关等。这类设备结构重心高，固有频率分布在1～10Hz之内，阻尼比小，容易在地震中发生类共振现象，引起较大的惯性力；另外，该类设备的关键结构为电瓷瓷套，属脆性材料，强度低，变形与储能能力差，在地震中极易发生破坏。

大量震害表明：支柱类电气设备绝大部分损坏为瓷套根部开裂或断裂。这属于物理失效，瓷套根部是瓷套部分最大应力处，地震反应中结构强度最薄弱部分在强烈振动中就会出现这种物理失效。

目前对单体设备抗震设计的规范主要为：GB 50260-96《电力设施抗震设计规范》和GB/T 13549-92《高压开关设备抗震性能试验》、《导体和电器选择设计技术规定》。抗震验算的原则推荐采用瓷件的容许应力，当抗震计算或抗震试验所得最大应力值只要小于容许应力即认为满足抗震要求。瓷件的容许应力根据统计规律，按下式计算：

[σ]=x‾-3σ---(1')]]>

式中[σ]——容许应力（MPa）；

——各试品应力平均值（MPa）；

σ——标准偏差。

但目前制造厂按此式确定瓷件的容许应力有一定困难，大部分厂家只能提供瓷件的破坏弯矩和破坏应力，针对这种情况，规范又采用安全系数法，设计要求为：

σ_v/σ_tot≥1.67    （2’）

式中，σ_tot为地震作用和其他荷载产生的总应力，σ_v为瓷件的破坏应力，1.67为最小安全系数。

容许应力法和安全系数法的理论依据是瓷材料强度服从正态分布，但没有给出具体解释或说明，使得抗震计算方法存在很大的不确定性与盲目性，不能确保满足设防标准的抗震能力要求，也无法评估不同地震动响应下设备安全度。在汶川和雅安地震对电力设施的震害表明：我国各类电力设施抗震设防能力依然比较薄弱。

发明内容：

本发明的目的是提供一种电瓷材料电气设备抗震可靠度确定方法，该方法更切合实际应用，对工程实际有很好的实用性和经济性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电瓷材料电气设备抗震可靠度确定方法，该方法包括以下步骤：

（1）确定电瓷材料弯曲强度的分布函数；

（2）对电瓷材料弯曲强度分布函数修正；

（3）确定电气设备的地震作用效应；

（4）确定电气设备可靠度；

（5）绘制电气设备易损曲线图。

本发明提供的一种电瓷材料电气设备抗震可靠度确定方法，所述步骤（1）中的电瓷材料弯曲强度x分布函数为：

F(x)=1-exp[-xθ]m---(1)]]>

其中，F（x）为破坏累计概率，m为韦伯Weibull系数，其值越大，所述电瓷材料的均匀性与可靠性越好，θ为尺度因子，是失效概率0.6321时的强度值；

所述韦伯分布平均值为：