本文以LW11-252／Q瓷柱型六氟化硫断路器为研究对象，进行了振动台试验和有限元分析计算，建立了有效的电瓷型电气设备体系(包括减震器、导线)的有限元模型及相应的计算分析方法，研究了高压电气设备的抗震性能，以及减震器和导线对电气设备抗震性能的影响。具体研究内容及取得的研究结果包括： 一．本文首先介绍了电瓷型高压电气设备的重要性及其在地震中的表现。震害资料表明，电瓷型高压电气设备的破坏是引起高压电网系统破坏的关键点，而此类设备的破坏主要由于设备瓷柱部分脆性破坏造成。因此，以往该类设备的抗震性能的研究主要集中于瓷柱的研究。根据电瓷型高压电气设备的结构特征以及设备在运行时的状态可知，影响设备抗震性能的因素主要包括：瓷柱、瓷柱之间的连接法兰、设备支架、设备的减震和隔震装置、设备之间的导线等。本文从这些因素出发，总结了目前有关这些因素的研究成果以及存在的问题，并确定了本文的研究内容。 二．中国地震局工程地震中心与北京开关厂合作的“LW11-252／Q瓷柱型六氟化硫断路器抗震性能和铅合金减震器减震性能分析的振动台试验”项目工作是本文的工作内容之一。本文首先开展了断路器及含铅合金减震器的断路器设备的振动台试验，而后结合这一试验结果及已有的相关试验结果，开展了断路器本体(包括支架)和减震器的试验分析与理论模型研究的工作。 本文在进行规范规定输入下断路器振动台试验的同时，着重进行了基于一定震级和距离特定地震的地震动输入下断路器、包括铅合金减震器的断路器设备的振动台试验。在这一部分工作中，首先详细地介绍了“LW11-252／Q瓷柱型六氟化硫断路器抗震性能和铅合金减震器减震性能分析的振动台试验”，包括试验目的、试验设计、试验数据、试验结果。本次试验依照《电力设施抗震设计规范》(GB50260-96)，IEEE693-1997，IEC68-3-3，IEC1166，IEC68-2-59，IEC68-2-57等规范的有关条款进行了试验设计，包括振动波形设计、测点布置、试验步骤等。同时，本次试验还在规范的要求之外增加了设定地震下地震动输入的特殊试验内容。试验按计划完成，得到了有效的试验数据。试验结果表明：在试验设计确定的地震动输入下，铅合金减震器的减震效果良好，不仅降低了断路器地震破坏指标——瓷柱根部应变，而且没有显著增加断路器顶部的位移和加速度反应。三．开展了断路器设备，包括铅合金减震器的断路器设备的理论计算分析，建立了考虑扭转效应的断路器设备的三维有限元计算模型。由于振动台振动位移的限制，振动台试验仅能进行短周期成分丰富的地震动试验，不能全面地评价断路器的抗震性能和铅合金减震器的减震效果。因此本文在试验的基础上建立了断路器和铅合金减震器的理论计算模型，以便进一步分析设备的抗震性能及减震器的减震效果。考虑到断路器结构体系可能产生的扭转效应，本文建立了三维的有限元计算模型。模型中，瓷柱之间的连接法兰采用较为成熟的弹性连接模型，铅合金减震器简化为塑性杆单元。为了与试验结果进行比较，有限元计算时采用振动台台面输出加速度时程作为计算模型输人地震动加速度时程。计算结果与试验结果的比较解释了试验结果，并证明了本文建立的三维有限元模型是合理的，可以用于后续计算分析。四．首次在断路器之类的电瓷型电气设备动力特性分析计算中，考虑了特殊地震动输人的影响，研究了在长周期成分丰富地震动以及含有速度脉冲近场地震动作用下，电瓷型高压电气设备的动力反应特性和铅合金减震器的减震效果。计算结果表明，在长周期成分丰富的地震动作用下，电瓷型高压电气设备加速度的放大倍数及应变反应与振动台输入短周期含量丰富地震动作用下的反应接近。而在含有速度脉冲近场地震动作用下，这两项指标的反应值明显小于前面两种类型地震动作用下的反应。从铅合金的减震效果来讲，在长周期成分丰富的地震动作用下，铅合金减震器的减震效果不如预期的效果好。本文建议，在可能产生长周期成分丰富地震场地上的工程中，应该慎用铅合金减震器。而在含有速度脉冲近场地震动作用下，铅合金减震器不但没有降低瓷柱的应变，一些情况下还增加了瓷柱的应变。因此，铅合金减震器也不适用于这种含有速度脉冲型地震动情况。本文探讨的铅合金减震器的动力特性与适用范围，对工程应用具有一定指导意义。五．本文首次利用大变形有限元方法，进行了设备导线体系整体特性的研究。导线是影响高压电气设备动力反应的重要因素之一。设备在正常的运行状态时都有导线相连，而观行的抗震分析仅针对设备单体，即使考虑导线的作用也仅仅是 在设备与导线连接处施加静力荷载，这显然是不准确的。目前，己有少数研究者 开始研究导线对设备抗震性能的影响，但都局限于研究导线自身的动力性能。本 文首先根据Dastous试验结果研究了两端固定情况下导线的动力响应对支座的反 作用，然后设计了两个截面特性和自振频率不同的支柱，讨论了不同设备特性情