GB/T 42558.1-2023 高原用换流站电气设备抗震技术 第1部分：抗震试验及评价导则（正式版）

ICS29.020CCSK40国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T42558.1—2023 I Ⅱ 35抗震试验评价要求 附录A(规范性)高原换流站电气设备抗震性能试验结合计算评估方法 附录B(资料性)特高压换流站电气设备抗震试验案例 附录C(规范性)设备电气试验要求 IGB/T42558.1—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T42558《高原用换流站电气设备抗震技术》的第1部分。GB/T42558已经发布了以下部分：——第1部分：抗震试验及评价导则。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国高原电工产品环境技术标准化技术委员会(SAC/TC330)归口。本文件起草单位：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心、同济大学、昆明电器科学研究所、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局、中国电力科学研究院有限公司、江苏省如高高压电器有限公司、中国南方电网有限责任研究所、西安高压电器研究院股份有限公司、深圳电气科学研究院、云南电网有限责任公司电力科学研究院、中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司、中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司、北京ABB电力系统有限公司、广州西门子变压器有限公司、传奇电气(沈阳)有限公司、平高集团有限公司、云南电网有限责任公司保山供电局、特变电工沈阳变压器集团有限公司、西安西电电力系统有限公司、海南威特电气集团有限公司、重庆ABB变压器有限公司、国网山东省电力公司经济技术研究任公司、中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司、华南农业大学。ⅡGB/T42558.1—2023GB/T42558拟由六个部分构成。——第1部分：抗震试验及评价导则。目的在于确立适用于高原用高地震烈度区域换流站内电气设备抗震试验的总体要求及评价原则。——第2部分：抗震设计规范。目的在于规定高原用高地震烈度区域换流站内电气设备抗震设计装及构筑物抗震设计。——第3部分：减隔震设计规范。目的在于规范高原用高地震烈度区域换流站内电气设备的减隔—第4部分：设备选型规范。目的在于指导高原用高地震烈度区域换流站内电气设备的选型、结——第5部分：设备运维导则。目的在于为运行人员更好地开展高原用高地震烈度区域换流站内——第6部分：地震监测系统技术规范。目的在于规定高原高地震烈度区域的地震监测系统的适1GB/T42558.1—2023高原用换流站电气设备抗震技术第1部分：抗震试验及评价导则本文件规定了高原地区±400kV~±1100kV电压等级新建、改建和扩建换流站内交/直流设备抗震试验的总体要求及其评价原则。本文件适用于海拔1000m以上至5000m及以下、抗震设防烈度7度及以上换流站内交/直流设备。500kV～1000kV变电站交流设备可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T311.1绝缘配合第1部分：定义、原则和规则GB/T1984—2014高压交流断路器GB/T1985—2014高压交流隔离开关和接地开关GB/T8287.1—2008标称电压高于1000V系统用户内和户外支柱绝缘子第1部分：瓷或玻璃GB/T11022—2020高压交流开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T11804—2005电工电子产品环境条件术语GB/T13540—2009高压开关设备和控制设备的抗震要求GB/T16927.1—2011高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求GB/T19749.1—2016耦合电容器及电容分压器第1部分：总则GB/T20990.1—2020高压直流输电晶闸管阀第1部分：电气试验GB/T20993—2012高压直流输电系统用直流滤波电容器及中性母线冲击电容器GB/T22383—2017额定电压72.5kV及以上刚性气体绝缘输电线路GB/T22389—2008高压直流换流站无间隙金属氧化物避雷器导则GB/T22674—2008直流系统用套管GB/T25091—2010高压直流隔离开关和接地开关GB/T25307—2010高压直流旁路开关GB/T25309—2010高压直流转换开关GB/T26216.1—2019高压直流输电系统直流电流测量装置第1部分：电子式直流电流测量装置GB/T26217—2019高压直流输电系统直流电压测量装置GB50260—2013电力设施抗震设计规范3术语和定义GB/T11804—2005、GB50260—2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。2GB/T42558.1—20233.1端子力terminalforce与电气设备连接的导线或管型母线施加在电气设备连接端子处的水平方向轴力。3.2考虑设备连接作用后最低固有频率大于33Hz的电气设备支架。3.3抗震试验seismictest用加载设备模拟地震作用并施加于电气设备试件上以测定电气设备响应的试验。3.4子结构试验substructuretest仅对设备局部或设备部件进行的试验。3.5缩比试件scaledtestspecimen将原型结构主要结构构件按相似关系缩小制作的试验模型。3.63.73.8由计算机进行数值分析并控制加载，即由给定地震加速度记录通过计算机进行非线性结构动力分3.9拟静力试验quasi-statictest以一定的荷载或位移作为控制值对试件进行低周反复加载，以获得结构非线性的荷载3.10锤击法hammertest尼比。3.11张拉释放法snap-backtest3.12在所有频率具有相同能量密度的随机噪声称为白噪声，在振动台试验中输入白噪声激发结构响3GB/T42558.1—20234抗震试验4.1一般规定a)在高原地区使用的新型、改型或采用了新型减隔震技术的交/直流设备，应采用模拟地震振动台试验验证真型设备抗震性能。条件不具备可采用拟动力试验或拟静力试验方法。试验结合计算分析或结构缩比试件试验的方法进行抗震性能验证，高原换流站电气设备抗震性能试验结合计算评估方法按照附录A的规定。c)高原用电气设备载荷组合中对气压的选取按表1的要求。气压P海拔/MPa04.1.2受试设备应按照运行条件进行安装，任何仅用于试验的固定或连接设施不应影响受试设备的动b)当不具备带实际支承结构进行试验时，可仅对设备本体部分进行子结构振动台试验。当设备宜小于设备本体基频的95%,并在试验时将台面输入加速度乘以动力反应放大系数以考虑实和设备端部的响应确定设备本体基频。等级大于或等于800kV时，动力反应放大系数应取1.4;电压等级低于800kV时，动力反应放大系数应取1.2。对于变压器套管、穿墙套管等安装在设备本体上或墙体上的设备，动力反应放大系数应取2.0。g)安装在建筑物一层墙体结构上的电气设备和电气装置，动力反应放大系数应取2.0,对于更高4GB/T42558.1—20234.2试验平台一般要求a)振动台倾覆力矩限值应大于设备基底弯矩的1.2倍，对支柱和悬臂类设备宜通过计算进行b)振动台承载力限值应大于设备质量的1.2倍；c)振动台位移限值应大于台面地震位移的1.2倍，必要时宜对输入地震动进行高通滤波以减小台面位移，滤波截止频率应低于设备基频的75%;d)振动台输入的频率范围最小值应小于设备基频的75%,最大值应大于33Hz。4.2.2实验室条件应满足设备振动台试验a)实验室室内绝缘距离满足设备需要，满足设备动作部件的动作范围；b)对尺寸较大的设备提前规划其运输与安装方式；c)实验室具备安全设施，保证设备出现破坏时不危及现a)拟动力试验装置加载频率覆盖设备的基频；b)拟静力试验和拟动力试验装置加载能力大于设备承载力的1.2倍。4.3.1电气设备抗震试验方法一般采用振动台试验、拟静力试验和拟动力试验，特高压换流站电气设备抗震试验案例见附录B。4.3.2设备尺寸和质量满足振动台承载时，宜选择振动台进行设备抗震性能考核试验，按照模态参数测试一抗震性能考核—电气性能检测的顺序进行。4.3.3试验(前)后采用白噪声激励法测得设备的基频：a)无法使用白噪声激励法的情况下，宜采用锤击法和张拉释放法测试设备基频；b)对于气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)、阀冷系统和控制4.3.4设备尺寸或质量不满足振动台要求时，宜采用拟动力试验对设备进行抗震性能考核。刚度较大4.3.5仅在测试设备部件的力学性能时，采用拟静力试验对单个部件进行试验。4.4抗震试验一般要求a)采用天然地震动作为输入时，输入地震动的反应谱频率范围应涵盖在设备基频的90%~110%,与需求反应谱误差应不大于10%(5%阻尼比反应谱);b)台面输出加速度反应谱在设备基频处实测值与需求反应谱误差应不大于10%(5%阻尼比反4.4.2加速度时程宜选择天然强震动、根据需求反应谱调幅后的强震记录及根据拟建场地特性拟合的人工地震动。强震段(指从曲线开始达到最大值25%到最后下降到最大值25%的时间历程)持续时间应大于20s。选用人工地震动时，其持续时间应大于设备基本周期的10倍。5GB/T42558.1—20234.4.3对于基频低于1Hz的设备，宜延长采样时样。总采样时长应大于t=40/f₀(f。为设备基频);在白噪声输入工况，总采样时长宜大于t=8/(fo×4.4.4对斜向布置的悬臂电气设备和悬吊式设备，应同时输入水平双向(X、Y)以及竖向(Z)共3个方a)白噪声频段应覆盖设备基频，其频段下限应小于设备基频的75%,其频段上限应大于33Hz;b)白噪声加速度峰值根据设备刚度确定。加速度峰值宜取0.5m/s²~0.8m/s²,对于带有减隔4.4.6采用振动台进行模拟地震试验，地震动输入需要考虑水平双向(X、Y)以及竖向(Z)共3个方向输入时，三向输入地震动加速度峰值比为X:Y:Z=1.00:0.85:0.65,其最大单向加速度峰值按表2单位为米每二次方秒地震影响7度8度9度多遇地震设防地震罕遇地震注：括号内数值为设计基本地震加速度为1.5m/s²(7度)和3.0m/s²(8度)地区。4.4.7场地需求反应谱参数按以下步骤计算。a)水平地震影响系数最大值αmax:与设计基本地震加速度相对应的水平地震影响系数最大值取值见表3。抗震设防烈度6度7度8度9度设计基本地震加速度对应的地震影响系数最大值设计地震加速度对应的地震影响系数最大值“其数值分别对应设计基本地震加速度为1.0m/s²和2.0m/s²的地区。其数值分别对应设计基本地震加速度为1.5m/s²和3.0m/s²的地区。b)地震影响系数取值：计算地震作用的地震影响系数曲线如图1所示。6GB/T42558.1—2023n₂“mar[n₂0.2-n(7-57)00.030.1T5n——直线下降段的下降斜率调整系数，小于0时取0;表4特征周期值单位为秒设计地震分组场地类别Ⅲ第一组第二组第三组c)图1中形状参数应符合下列规定：●直线上升段，自0.03s至0.1s的区段；●曲线下降段，自Tg至5Tg的区段；●直线下降段，自5Tg至6.0s区段。地震影响系数曲线表达式按公式(1)～公式(4)计算。7GB/T42558.1—2023……………… (2) (3) 式中：αmax——水平地震影响系数最大值；5———结构阻尼比。d)根据不同场地类型，应按照公式(5)对图1中的地震影响系数最大值进行调整：αsmax=η3αmax (5)y3——地震影响系数最大值场地调整系数，其取值按照表5的规定。表5地震影响系数最大值场地调整系数场地类别地震影响系数最大值场地调整系数0.49m/s²0.98m/s2.94m/s3.92m/s0.720.740.750.760.850.900.800.820.830.850.95ⅡⅢ0.950.904.5受试设备分类进行振动台试验的设备按照结构形式、固定和安装方式可分为5类，如表6所示。表6受试设备分类受试设备类别交/直流关键设备悬吊类悬吊换流阀、直流滤波器支柱类交流断路器、直流旁路开关、直流转换开关、直流断路器、旁路开关、直流高速开关(HSS)、直流隔离开关、直流避雷器、直流电压测量装置、直流电流测量装置、直流耦合电容器、直流支柱绝缘子、支撑式换流阀、干式电抗器套管-箱体类换流变压器网侧、阀侧套管，站用变压器套管，(油浸式、充气式)套管、油式电抗器斜向长套管类直流穿墙套管、斜向换流变压器套管其他类设备气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)、阀冷系统、控制柜84.6受试设备分类分类如下。b)悬吊的设备设置约束装置(如支柱、斜拉杆等)后，且吊杆仍为主要受力构件时，该设备应划分为悬吊类设备。分类如下。a)支柱类设备指通过竖直或倾斜(与竖直向夹角小于10°)绝缘子支撑的设备，其典型运动模式类似悬臂梁，是换流站内数量最多的设备种类。在地震作用下，支柱类设备的关键地震响应包括端部水平位移、根部弯曲应力和对振动敏感的电气元件处的加速度。b)支柱类设备根据结构组成分为单支柱和多支柱，根据材料组成分为瓷柱式和复合式，根据结构c)支柱类设备通常安装在支架或地面上，支架类型有单根钢筋混凝土支架、格构式钢筋混凝土支a)套管-箱体类设备是指安装在箱型底座上、具有多根(或单根)竖直或斜向布置套管的设备，其典型运动模式类似悬臂梁。在地震输入下，套管-箱体类设备的关键地震响应包括套管端部位移、套管根部弯曲应力和箱体-套管连接处的加速度。b)当套管-箱体类设备无法进行整体振动台试验时，宜对套管和升高座进行子结构试验。分类如下。a)斜向长套管类设备是指以弯曲变形为主且倾斜布置的设备，其典型运动模式类似悬臂梁，典型设备为穿墙套管。在地震输入下，斜向长套管类设备的关键地震响应包括端部位移、根部弯曲应力和对振动敏感的电气元件处的加速度。b)套管-箱体类设备的斜向长套管在进行子结构试验时还应符合斜向长套管类设备的试验规定。4.6.5其他类设备a)其他类设备是指无法归类到上述4种类型的设备，其试验要求和地震关键响应应根据实际情况确定。b)对其他类设备进行子结构试验时，如该部分可按上述4种类型进行分类，应符合相应分类的试验要求。4.7受试设备的试验要求4.7.1.1试验方法和受试设备状态要求如下。9GB/T42558.1—2023a)实验室场地条件和振动台性能满足要求时，应采用真型受试设备进行振动台试验。件试验或计算分析得出悬吊类设备处的加速度响应，以此作为输入对真型设备层进行振动台置三向加速度计。真型电气模块振动台试验时，应在对加速度敏b)采用真型绝缘子吊杆进行试验时，应在吊杆端部串联力传感器测量轴力。采用缩比试件进行试验时，宜在吊杆端部设置应变计。多层悬吊设备应在顶部吊杆处设置应变计/力传感器，宜在各层吊杆处均设置应变计/力传感器。算中地震输入下设备的最大位移响应。设备阻尼比可采用衰减段的时程曲线及对数衰减率b)采用缩比试件试验时，加速度相似比应为1.0。和正弦波扫频的方式测试电气模块的特征频率。完成振动台试验后，应进行电气性能检测支架进行试验。4.7.2.1试验方法和受试设备状态要求如下。a)宜采用真型设备进行振动台试验，设备应固定在振动台上。b)受试设备在振动台试验前后应进行设备外观检查和电气功能检查，以确认振动台试验过程前设备电气功能完好。a)应在设备顶部、每节外套底部法兰和根部设置加速度计，每个测点布置均应在X、Y、Z3个方套筒上，每个测点宜采用3片应变片，当测点仅采用单个应变片时，应变片应测量套筒沿长度4.7.2.4试验内容如下。GB/T42558.1—2023a)试验主要分为设备动力特性测试及抗震性能测试。b)设备动力特性测试采用白噪声输入，应在设备不同高度处设置多个加速度计以测量设备的c)设备阻尼比宜采用衰减段时程曲线及对数衰减率求得，或采用白噪声下设备频响函数曲线d)设备抗震性能测试应输入目标加速度峰值下的地震输入，并测量关键响应是否满足抗震性能要求。4.7.3.1试验方法和受试设备状态要求如下。b)宜采用真型套管进行振动台试验，对换流变压器已通过出厂试验而又改型的套管可采用新制的同型号套管进行振动台试验。e)对于六氟化硫(SF₆)气体绝缘套管，试验时应与套管厂家协商，宜采用等压的干燥空气或其他环保气体进行试验。4.7.3.2试验支架要求如下。b)应在套管根部设置应变计，测量套管根部应力响应。对于复合套管，应变计应设置于内部套4.7.3.4试验内容如下。a)试验主要分为动力特性测试及抗震性能测试。b)动力特性测试采用白噪声输入，应在套管不同高度处设置加速度计以测量套管的c)阻尼比可采用衰减段时程曲线及对数衰减率求得，或采用白噪声下套管频响函数曲线求得。d)抗震性能测试应输入目标加速度峰值下的地震输入，并测量关键响应是否满足抗震性能要求。4.7.4斜向长套管类设备4.7.4.1试验方法和受试设备状态要求如下。a)宜采用真型设备进行振动台试验，设备宜通过支架固定在振动台上。c)试验现场应做好保护措施。4.7.4.2试验支架要求如下：a)设备本体安装在刚性支架上进行试验时，刚性支架设计应满足条款4.1.2b)的要求。尼比。GB/T42558.1—2023b)应在套管根部设置应变计，测量套管根部应力响应。对于复合套管，应变计应设置于内部套4.7.4.4试验内容如下。a)试验主要分为动力特性测试及抗震性能测试。c)阻尼比可采用衰减段时程曲线及对数衰减率求得，或采用白噪声下套管频响函数曲线求得。d)抗震性能测试中，应输入目标加速度峰值下的地震输入，并测量关键响应是否满足抗震性能要求。4.7.5.1试验方法和受试设备状态要求如下。a)其他类设备宜采用真型设备进行振动台试验，当试验条件不满足时可采用子结构试验的方式。b)受试设备状态参照支柱类设备要求，与支柱设备差异较大的部分根据实际情况确c)其他类设备进行子结构试验时，该部分结构特性可纳入以上4种分类时，按照相应分类的要求进行试验。a)加速度计应布置在支架顶部和设备顶部。b)应变计应布置在瓷质或复合材料应力最大处。c)位移计应布置在导线接线处。a)试验主要分为设备动力特性测试及抗震性能测试。c)设备阻尼比可采用衰减段时程曲线及对数衰减率求得，或采用白噪声下设备频响函数曲线求得。d)抗震性能测试中，应输入目标加速度峰值下的地震输入，并测量关键响应是否满足抗震性能4.8.1受试设备进行试验时，应在设备上绑扎安全绳，以防止试验中设备破坏对台面及周围人员和设4.8.3对于尺寸较大的受试设备，应在设备周围设置安全隔离措施，防止其倒塌对台面及周围人员和4.8.4非破坏性试验中进行逐级加载时，若某一级输入下受试设备按线性推算应力达到破坏值，则应5抗震试验评价要求5.1.1.1评价电气设备抗震性能前，应对电气设备进行荷载组合。对于进行了模拟地震振动台试验的电气设备，应取试验结果进行组合。5.1.1.2电气设备用于抗震性能验算所取的荷载效应组合应包括设备自重、地震作用、0.25倍设计风荷载、端子力及设备内部压力所产生的效应组合，按公式(6)计算。S=Sg+Se十0.25Sw+Sr十Sp……(6)S荷载效应的组合值，单位为兆帕(MPa);SG——设备自重标准值(包括设备本体、连接软导线组合引下线、附属连金具等质量)计算所得效应值，单位为兆帕(MPa);SE地震作用标准值计算所得效应值，单位为兆帕(MPa);Sw——风荷载标准值计算所得效应值，特高压设备按照设备应用所在地100年一遇的风速取值，其他电压设备按照设备应用所在地50年一遇的风速取值，单位为兆帕(MPa);Sr——端子力标准值计算所得效应值，单位为兆帕(MPa);Sp——设备内部压力标准值计算所得效应值，单位为兆帕(MPa),宜考虑电气设备所处不同海拔位置时的气压修正，按照公式(7)计算。………………(7)Sp——考虑海拔修正的设备内部压力标准值计算所得效应值，单位为兆帕(MPa);P——设备海拔修正后的内部压力标准值，单位为兆帕(MPa),按照公式(8)计算；Sg——计算横截面充气面积，单位为平方米(m²);Se——计算横截面设备陶瓷或复合材料实际受力面积，单位为平方米(m²)。 (8)P表———设备的表压值，单位为兆帕(MPa);P。标准大气压力，单位为兆帕(MPa),取值0.1013MPa;P海拔——不同海拔高度的大气压力，单位为兆帕(MPa),气压值按照4.1.1c)的规定。5.1.2受试设备抗震性能评价5.1.2.1电气设备地震位移应满足工程工艺要求。5.1.2.2应校核受试设备主要结构构件强度，特别是受试设备根部截面应力响应。5.1.2.3对于复合材料受试设备，抗震性能测试后，设备基频下降率应小于10%。对于瓷质受试设备，抗震性能测试后，受试设备基频不应下降。5.1.2.4受试设备的结构抗震强度验算，应保证受试设备和装置的根部或其他危险断面处产生的应力值小于受试设备或材料的容许应力值。对于具有核实屈服点的金属构件，其总应力应小于该材料屈服强度的90%;对于设备连接金具、软导线及硬导体的应力，应满足表7中载荷短期作用时的要求。对瓷套管(绝缘子)采用破坏应力或破坏弯矩进行验算时，对复合套管(绝缘子)采用额定机械负荷(SML)进行验算时，应采用按5.1.1.2组合的地震效应验算，并应满足公式(9)、公式(10)的要求。σtot——地震作用和其他荷载组合后产生的总应力，单位为兆帕(MPa);…………σu——对于瓷套管和瓷绝缘子为设备或材料的破坏应力值，对于复合套管和复合绝缘子为其额定机械负荷SML作用下对应的应力值，单位为兆帕(MPa);GB/T42558.1—2023M——对于瓷套管和瓷绝缘子为设备或材料的破坏弯矩，对复合套管和复合绝缘子为其SML作表7导体和绝缘子的安全系数类别载荷短期作用时套管或支撑绝缘子的连接金具悬式绝缘子及其金具软导线硬导体5.1.3.1受试设备完成振动台试验后还应进行电气试验，试验项目按照附录C的规定。受试设备满足5.1.3.2当试验地点海拔与使用地点海拔不同时，受试设备外绝缘水平应按照GB/T311.1进行海拔修正。悬吊类设备底部位移应满足工程工艺要求。转角布置形态和T型布置形态触头座插入深度不应超过允许限值。5.3抗震试验报告GB/T42558.1—2023(规范性)A.1电气设备抗震性能计算评估流程a)确定评估对象；b)电气设备基础资料收集；c)仿真建模；d)电气设备地震响应分析；e)电气设备荷载组合；f)电气设备抗震性能评价。A.2资料收集载参数。A.3模型建立建立电气设备地震响应分析模型时，应对结构进行合理力学简化以在分析模型中模拟各构件的地震响应。应判断设备的材料及几何非线性对设备地震响应分析的影响。对于不明确是否需要计入非线性的A.4地震响应分析分析。采用模态叠加法与振型分解反应谱法时，对于套管-箱体类设备，参与分析的模态有效质量应大于套管及升高座总质量的90%。对于其他设备，应大于总质量的90%。对于非线性结构，应采用时程分析法分析电气设备地震响应。时程分析地震动不应少于3条，其中应包含一条能包络4.4.7需求反应谱的人工波。地震动加速度时程应满足4.4.2的要求。由于地震动的随机性，计算结果应取时程法计算结果的包络值和振型分解反应谱法计算结果二者之间的较大值。响应分析时，其阻尼比取值不应大于2%。A.5计算要求和方法动力反应放大系数选取要求：b)当仅对电气设备进行抗震计算时，应乘以设备支架的动力反应放大系数，支架放大系数按GB/T4.1.2的规定的取值。地震输入加速度应乘以支承结构动力反应放大系数。当采用静力分析法进行抗震计算时，地震作用产生的弯矩或剪力可按公式(A.1)42558.1—2023计算。……(A.1)……(A.2)式中：M——地震作用产生的弯矩，单位为千牛米(kN·m);Geq——结构等效总重力荷载代表值，单位为千牛(kN);H₀——电气设备体系重心高度，单位为米(m);h——-计算断面处距底部高度，单位为米(m);V———地震作用产生的剪力，单位为千牛(kN);ao——设计地震加速度值，单位为米每二次方秒(m/s²);g——重力加速度，单位为米每二次方秒(m/s²)。可采用质量-弹簧体系力学模型计算电气设备地震响应。质量-弹簧体系力学模型建立要求如下。a)单柱式、多柱式和带拉线结构的体系可采用悬臂多质点体系或质量-弹簧体系。b)装设减震阻尼装置的体系，非线性阻尼装置宜采用实测滞回曲线进行计算；采用线性阻尼装置时，应计入减震阻尼装置的剪切刚度、弯曲刚度和阻尼比。c)高压管型导线、大电流封闭导线等长跨结构的电气装置及细长且顶部带有较大质量的支柱式设备，可简化为多质点弹簧体系。d)斜向布置套管可简化为悬臂多质点体系。e)计算时应计入设备法兰连接的弯曲刚度。f)建立多质点体系及质量-弹簧体系时宜有模态测试结果作为支撑。直接建立质量-弹簧体系力学模型时，主要力学参数按下列要求确定。a)把连续分布的质量简化为若干个集中质量，并应合理的确定质点数量。b)刚度应包括设备本体的刚度和连接部分的集中刚度，并应符合下列要求：1)设备本体的刚度根据构件的弹性模量和外形尺寸计算求得；2)法兰与瓷套管胶装时，其弯曲刚度K。按公式(A.3)计算：……(A.3)式中：K。——弯曲刚度，单位为牛米每弧度(N·m/rad);βc——瓷套与法兰连接部位弯曲刚度系数。750kV以下设备取6.54×10⁷;对于750kV及以上设备，胶装部位瓷套管外径≤275mm时取6.54×10⁷,瓷套外径≥375mm时取5.0×10⁷,当瓷套外径在275mm～375mm之间按线性插值计算。de——瓷套管胶装部位外径，单位为米(m);h。——瓷套管与法兰胶装高度，单位为米(m);tg——法兰与瓷套管之间的间隙距离，单位为米(m)。3)当法兰与复合套(柱)胶装时，其弯曲刚度K。可按公式(A.4)计算：………………(A.4)式中：dc——复合套(柱)胶装部位外径，单位为米(m);GB/T42558.1—2023A.6荷载效应组合评价电气设备抗震性能前，应对电气设备进行荷载组合。对于进行了模拟地震振动台试验的电气设备，应取试验结果进行组合；对于未进行模拟地震振动台试验的电气设备，可取计算分析结果进行A.7电气设备抗震性能评价采用计算分析方法分析电气设备抗震性能时，应校核电气设备主要结构构件强度。具体按照GB/T42558.1—2023(资料性)特高压换流站电气设备抗震试验案例B.1支柱类设备典型试验案例B.1.1试验概况±800kV直流极母线复合外套无间隙金属氧化物避雷器振动台抗震试验在6m×6m模拟地震振动台上完成。B.1.2试验对象受试设备为±800kV直流极母线复合外套无间隙金属氧化物避雷器，5节元件串联无支架结备总高约14m,复合外套直径约900mm,设备质量约6t,含连接底板质量约8t。受试设备如图B.1防晕环防晕环林林防晕环绝缘子T林林图B.1±800kV直流极母线复合外套无间隙金属氧化物避雷器B.1.3试验依据及内容B.1.3.1试验依据及相关文件： GB50260—2013:—GB/T13540—2009。B.1.3.2试验内容：———三向输入地震作用下受试设备的抗震力学性能(地震加速度峰值取3.92m/s²,支架放大系数取1.4)。本次试验在模拟地震振动台上进行，振动台相关参数可参照4.2的要求，台面尺寸约为6m×6m,工作频率为0.1Hz～50Hz,标准负荷、最大倾覆力矩、最大偏心力矩大于设备需求值，台面最大加速度满足加载需要。B.1.5试验方法与步骤B.1.5.1测点布置本次试验在受试设备上共布置了7个加速度测点(MA)和5个应变测试截面(MS)(每个截面4个应变片)。加速度测点分别位于台面中点、每节外套底部法兰盘位置及最上一节外管顶部，在每个测点GB/T42558.1—2023布置X、Y、Z3个方向布置传感器，共21个传感器。应变测试截面分别为5节套管根部截面，每个应变测点在X向和Y向两个方向布置4个受拉应变片，共20个应变计。应变测试采用温度补偿片的1/4桥路。以上所有测点位置均由委托方技术人员现场指定并认可。图B.2为测点布置示意图。截面应变片布置MA7三向加速度计MS543MA6应变片2MS432MA54MS332MA4MA32MS234M513MA1MA2振动台台面图B.2测点布置示意图B.1.5.2试验工况根据委托方提供的试验方案，试验工况如表B.1所示。表B.1试验工况工况编号地震激励波激励方向目标加速度峰值/试验目的1白噪声测试自振频率和阻尼比2人工波进行迭代，满足容差控制要求3白噪声测试自振频率和阻尼比GB/T42558.1—2023表B.1试验工况(续)工况编号地震激励波激励方向目标加速度峰值/试验目的4人工波测定试件地震响应5白噪声测试自振频率和阻尼比6人工波测定试件地震响应7白噪声检查试件是否有结构性损伤B.1.5.3输入时程在试验前后，进行三向白噪声扫频(工况1,3,5,7),白噪声的频率范围为0.5Hz～50Hz,加速度峰值为0.784m/s²,持续时间大于60s。标准时程采用给定的地震动，采用三向地震动输入，3个方向的加速度峰值比为1:0.85:0.65。B.1.6试验数据及结果B.1.6.1动力特性测试在台面三向输入频率范围0.5Hz～50Hz白噪声随机波，试验前后4次测试的受试设备三向基本频率见表B.2。表中所示试验后受试设备X向基本频率降低了3.6%。表B.2受试设备自振频率(表中数值仅为示例，不代表实际测试值)工况编号fx/Hzfy/Hzf₂/Hz1357B.1.6.2抗震性能试验表B.3、表B.4、表B.5分别为表B.1中的工况6下受试设备各测点的加速度峰值、位移峰值(由加速度积分得到)和应变峰值。测点编号按照从下至上顺序编号。表B.3工况6下受试设备各测点加速度峰值位置测点方向最小值/(m/s²)最大值/(m/s²)台面XYZGB/T42558.1—2023表B.3工况6下受试设备各测点加速度峰值(续)位置测点方向最小值/(m/s2)最大值/(m/s²)第5节套管底部法兰盘MA2XYZ4.2第4节套管底部法兰盘MA3XYZ4.6第3节套管底部法兰盘MA4XYZ4.6第2节套管底部法兰盘MA5XYZ4.4第1节套管底部法兰盘MA6XYZ第1节套管顶部MA7X25.7Y27.5Z“测点编号如图B.2所示。表B.4工况6下受试设备顶点相对位移峰值(加速度积分)顶点峰值/mmY向最小值-321-287-26最大值表B.5工况6下受试设备各测点应变峰值测点最小值最大值MS1-1-1340MS1-2-1760MS1-3-1370MS1-4-1710GB/T42558.1—2023表B.5工况6下受试设备各测点应变峰值(续)测点”最小值最大值MS2-1-1100MS2-2-1120MS2-3-1020MS2-4-1200MS3-1-1000MS3-2-1200MS3-3-1180MS3-4-970MS4-1-480MS4-2-470MS4-3-600MS4-4-520MS5-1-230MS5-2-250MS5-3-290MS5-4-230”测点编号如图B.2所示根据应变测试结果，按公式B.1进行应力计算：……(B.1)式中：E.——弹性模量，单位为兆帕(MPa);Eav——谱的修正系数，取受试设备第1、2频率点处试验谱与需求谱比的小者。根据GB50260—2013和委托方提供的试验方案，计入风荷载作用效应，按公式(6)确定受试套管的荷载效应的组合值S,受试套管安全系数按公式(B.2)确定：式中：Sp——破坏应力，单位为兆帕(MPa)。……(B.2)受试设备测点最大应变位于从顶向下的第5节套管根部。根据委托方提供的套管弹性模量为(0.22×1011)N/m²,套管破坏应力为115MPa,组合前风荷载应力为16MPa,自重及内压应力为1MPa。按公式(B.2)计算的套管安全系数如表B.6所示。表B.6套管的安全系数工况编号目标加速度峰值/(m/s²)受试设备最大平均应力/MPa应力组合值/MPa套管破坏应力/MPa安全系数246B.1.7评定意见及结论受试设备顶部配重50kg(模拟管母及金具等质量),支架动力反应放大系数取1.4,在工况6的抗震试验中(台面输出X向加速度正向峰值为6.4m/s²,负向峰值为6.1m/s²),受试设备测得的3个方向的频率，试验后受试设备频率降低幅值小于允许值；经受试设备顶点加速度测点数据积分，测得相对于和内压应力为1MPa,套管破坏应力为115MPa,抗震试验安全系数为3.34,大于规范安全系数1.67的要求，满足3.92m/s²地震工况下的力学强度性能要求。B.2带阻尼器的斜向长套管类设备典型试验案例±800kV特高压直流穿墙套管振动台试验在6m×6m模拟地震振动台上完成。B.2.2试验对象受试设备为±800kV特高压直流穿墙套管，斜向布置的斜向长套管结构，设备总质量为9t、总长21m,其中外套管长1lm、内套管长8.5m。受试设备如图B.3所示。B.2.3试验依据及内容 GB50260—2013;—GB/T13540—2009。——受试设备的动力特测试；——在输入目标峰值加速度为3.92m/s²下受试设备的抗震力学性能。B.2.4试验仪器及设备振动台详细参数见表B.7。GB/T42558.1—2023表B.7振动台详细参数数值最大负载/ton尺寸/(m×m)自由度3频率范围/Hz最大位移限值/mmX:±150,Y:±250,Z:±100最大速度限值/(mm/s)X:1000,Y:1200,Z:800最大加速度限值/(m/s²)X:9.8,Y:9.8,Z:7.84倾覆力矩/ton·mB.2.5试验方法与步骤B.2.5.1支架设计穿墙套管一般安装在换流站中阀厅的框架上。在实际地震中，阀厅支架对于地震作用的放大和过滤是不能忽略的，地震动输入放大系数按阀厅实际建模仿真计算结果取值。但是由于尺寸的限制，无法在振动台上安装真实的阀厅支架，本试验需要设计刚性支架，支架在满载情况下固有频率应大于33Hz。本次试验为分析穿墙套管(含支架)抗震性能的试验，穿墙套管为待测试模型，支架是为满足穿墙套管模型安装和振动台台面要求设计的试验用支架，组装后的设备模型如图B.4支架设计及穿墙套管安装示意图B.2.5.2.1加速度计布置套管：外侧套管根部、顶部各安装三向加速度计；内侧套管根部、顶部各安装三向加速度计(共8个)。端部布置三向加速度计(共9个)。本次试验加速度计布置见图B.5。三向加速度计三向加速度计2应变片2MA6MS23MA4MLA3MA2MA8MA1振动台台面MS13MA7MA5图B.5试验穿墙套管传感器布置B.2.5.2.2应变计布置设备的应变响应通过应变计获取。由于中间过渡段的刚度大于复合材料套管的刚度，最大的应变将在套管与过渡段相连接的根部截面出现。由于实际需要获取的是高分子复合材料部分的应变，所以在安装应变计之前需要去除套管表面的硅胶层。内侧套管：复合套管根部(近过渡灌处)设置环向4个应变片。外侧套管：套管根部(近)布置环向4个应变片(沿套管纵向)。本次试验应变计布置见图B.5。B.2.5.3试验工况根据委托方提供的试验方案，试验工况如表B.8所示。表B.8试验工况工况编号地震激励波激励方向目标加速度峰值/(m/s²)试验目的1白噪声X,Y,Z0.784测试自振频率和阻尼比2人工波X,Y,Z进行迭代，满足容差控制要求3白噪声X,Y,Z0.784测试自振频率和阻尼比4人工波X,Y,Z测定试件地震响应5白噪声X,Y,Z0.784检查试件是否有结构性损伤输入时程在试验前后，进行三向白噪声扫频(工况1,3,5),白噪声的频率范围为0.5Hz～50Hz,加速度峰值为0.784m/s²,持续时间大于60s。标准时程波采用委托方给定的人工波，采用三向地震动输入，3个方向的加速度峰值比为1:0.85:0.65。未调整的人工波如图B.6所示。台面输入地震动根据各工况目标加速度峰值进行调整。a)X向人工波b)Y向人工波c)Z向人工波图B.6工况4输入的人工波三向时程B.2.6试验数据及结果在台面三向输入频率范围为0.5Hz～50Hz、加速度峰值为0.784m/s²的白噪声随机波，试验前后3次测试的受试设备自振频率及阻尼比检验结果如表B.9～表B.11所示。工况4后受试设备的频率无明显降低。表B.9探查试验X向自振频率及阻尼比检验结果工况编号一阶自振频率f₁/Hz阻尼比l约4%3约4%5约4%GB/T42558.1—2023工况编号一阶自振频率f₁/Hz阻尼比约1%3约1%5约1%表B.11探查试验Z向自振频率及阻尼比检验结果工况编号一阶自振频率f₁/Hz阻尼比1约2%3约2%5约2%B.2.6.2抗震性能试验中工况4下受试设备各测点的加速度峰值，共8个测点。表B.15为表B.8中工况4工况下受试设备测点绝对位移峰值(由加速度积分得到)。表B.16和表B.17为表B.8中工况2和工况4下受试设备各测点的应变峰值。表B.12抗震试验X向加速度峰值工况编号测点加速度峰值/(m/s²)MA1MA2MA3MA4MA5MA6MA7MA845—5注：表中仅为大概数值，非试验测量值。工况编号测点加速度峰值/(m/s²)MA1MA2MA3MA4MA5MA6MA7MA8478注：表中仅为大概数值，非试验测量值。表B.14抗震试验Z向加速度峰值工况编号测点加速度峰值/(m/s²)MA1MA2MA3MA4MA5MA6MA7MA844545注：表中仅为大概数值，非试验测量值。GB/T42558.1—2023工况编号位移差值/mmY向X向Z向MA2—MA1MA4—MA3MA2—MA1MA4—MA3MA2—MA1MA4-MA34注：表中仅为大概数值，非试验测量值。工况编号应变值pe4测点MS1-1MS1-2MS1-3MS1-4MS2-1MS2-2MS2-3MS2-4峰值均值注：表中仅为大概数值，非试验测量值。工况编号应变测点MS2-1MS2-2MS2-3MS2-44换算应力c/MPa组合应力Z/MPa安全系数K穿墙套管端部各配重11kg(模拟导线影响),在工况4抗震试验中，受试设备最大根部应力为11设备计算的最小安全系数为2.5,满足大于1.67的要求。GB/T42558.1—2023(规范性)设备电气试验要求抗震试验完成后，受试设备应进行电气试验以检查其性能是否满足使用要求，必要时部分试验应在抗震试验前和试验后进行，表C.1对换流站交/直流关键设备振动台试验(前)后的电气试验进行了规定，试验程序中应包含但不局限于表C.1中的项目。表C.1关键设备抗震试验(前)后电气试验项目序号设备结构类型设备名称电气试验项目1悬吊类设备悬吊式换流阀振动台试验后，应按照GB/T20990.1—2020中14.5的规定进行试验2直流滤波器电容器振动台试验(前)后，应进行下述试验。a)电容测量：按照GB/T20993—2012中5.4的规定。b)电容器介质损耗因数测量：按照GB/T20993—2012中5.5的规定。c)端子间电压试验：按照GB/T20993—2012中5.6的规定。d)端子与外壳间交流电压试验：按照GB/T20993—2012中5.7的规定。e)密封性试验：按照GB/T20993—2012中5.9的规定3支柱类设备敞开式交流断路器振动台试验后，应按照GB/T13540—2009中6.7.2.1的规定进行功能检查，并在额定电源和操作压力下进行下述试验。a)机械特性试验，记录分合闸速度，时间-行程特性曲线：按照GB/T1984—2014中6.101.1.1的规定。b)工频耐压试验：按照GB/T1984—2014中6.