《高原用换流站电气设备抗震技术 第6部分：高压直流设备技术要求》

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高原用换流站电气设备抗震技术

第6部分：高压直流设备技术要求

1范围

本文件规定了高原地区新建、改建和扩建换流站内高压直流、交流设备抗震选型的通用要求、专用要求、包装、运输与贮存要求。

本文件适用于±400kV及以上电压等级，海拔1000m至5000m，抗震设防烈度6度至9度地区换流站内的电气设备。

其他变电站/换流站工程高压交、直流设备的抗震选型可参照执行。

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，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T311.1绝缘配合第1部分：定义、原则和规则

GB/T42558.1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

GB/T42558.2高原用换流站电气设备抗震技术第2部分：抗震设计规范

GB/T42558.3高原用换流站电气设备抗震技术第3部分：减隔震设计规范

GB50260电力设施抗震设计规范

3术语和定义

GB/T42558.1、GB/T42558.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

地震烈度seismicintensity

地震引起的地面振动及其影响的强弱程度。

3.2

抗震设防烈度seismicprecautionaryintensity

作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况下，取50年内超越概率10%的地震烈度。

注：依据GB18306或专门的地震安全性评价工作确定。

[来源:GB50260-2013,2.1.1，有修改]

3.3

地震作用earthquakeaction

由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。

[来源:GB50260-2013，2.1.3]

3.4

固有频率naturalfrequency

只取决于结构本身物理特性（质量、刚度和阻尼）的自由振动频率。

2

/558.

[来源:GB50260-2013，2.1.8]

4通用要求

4.1总则

4.1.1高原地区的换流站内高压交、直流设备，应满足本文件所涵盖针对高原地区所规定的特殊技术要求。高原8度及以上烈度地区换流站设备选型可参考附录A。

4.1.2设备的设计、制造、检验和试验，应满足高原环境下全生命周期机械、电气安全可靠运行要求，抗震试验及评价宜参照GB/T42558.1和GB/T2424.25执行。

4.2设计要求

4.2.1设备结构设计应满足工程抗震设防要求，并应符合高原环境条件下全生命周期运行的安全性和稳定性要求。设备结构设计宜采用低重心、刚度和质量分布均匀的方案。

4.2.2抗震设防烈度为7度及以上地区，应开展电气设备抗震设计，并验证其在地震作用下的强度、变形及稳定性。

4.2.3设备抗震设计应满足电气功能及安全使用要求。

a)设备应满足地震作用下的内绝缘性能；

b)应校核地震位移下的外绝缘性能，不应发生绝缘闪络；

c)设备的附属设施应保持基本功能要求。

4.2.4设备间电气设计应满足地震作用下设备相对位移要求

a)抗震设防烈度为7度及以上地区，设备间引线设计宜采用柔性连接方式；

b)采用硬母线连接时，宜设置滑动金具、伸缩接头或其他变形补偿装置，其补偿能力应满足设备抗震位移要求。

4.2.5根据设备的结构特点、安装位置及抗震需求，可采用减隔震装置提高设备的抗震性能，应按照GB/T42558.3执行，相关措施及技术参数校核可参考附录B。

4.2.6设备外绝缘水平及绝缘距离应根据安装点海拔高度进行修正，并应符合GB/T311.1的相关规定。

4.3材料要求

4.3.1抗震设防烈度为8度及以上地区设备的外绝缘部件应采用高强瓷或复合绝缘材料。

4.3.2设备的主要结构件（如支架、箱体）宜采用高强度钢或高韧性的铸造/锻造铝合金等具有良好韧性和抗疲劳性能的金属材料。

4.4耐久性要求

4.4.1暴露在外的非金属材料应具备抗紫外线（UV）老化能力。

4.4.2有密封腔体的设备，其密封结构应能承受低气压影响。

4.4.3高原电气设备选型、结构设计及耐久性校核应考虑最大日温差影响。

4.4.4设备的允许温升限值应进行海拔修正，并应采取必要的措施，如采用强制冷却、增大冷却容量等，以确保设备温升不超过修正后的限值。

4.4.5高原复合电气设备选型、结构设计及耐久性校核应充分考虑低温脆性劣化效应，材料低温脆化温度应低于设备运行区域极端最低气温，宜开展高低温循环耐久验证试验。

4.4.6高原复合电气设备采用气体绝缘介质时，绝缘气体选型、充气压力确定及运行参数校核应充分

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考虑高原低温环境影响，避免绝缘气体发生液化或凝析，确保设备在运行区域极端最低气温条件下保持设计绝缘性能。

4.4.7高原充油电气设备选用绝缘油、液压油及其他油类介质时，应充分考虑低温环境对油品闪点、倾点、凝点、运动黏度等性能指标的影响，并保证设备在运行区域极端最低气温条件下满足运行和抗震性能要求。

4.5试验要求

4.5.1设备及其支撑结构宜按照GB50260、GB/T42558.1进行抗震验证。

4.5.2宜开展复合材料、密封材料耐老化等性能试验，结合高低温循环、紫外辐照等环境因素，评价材料在长期服役条件下的电气性能及机械性能。

4.6抗震评估要求

4.6.1设备抗震评估应符合GB50260、GB/T42588.1、GB/T42558.2、GB/T42558.3要求。

4.6.2设备应有第三方抗震试验报告或仿真分析评估报告。

5专用要求

5.1支柱类设备技术要求

5.1.1设备及其支架体系应进行协同设计，支架的设计自振频率应避开设备固有频率，且宜高于设备本体自振频率的2倍以上。

5.1.2在满足电气性能的前提下，设备宜通过采用材料和结构优化等方式实现轻量化和低重心设计。

5.1.3平波电抗器宜通过加装水平连杆或刚性支撑加强支柱绝缘子间的联系，形成整体框架以增大刚度，减小顶部位移响应。

5.1.4设防烈度8度及以上地区，敞开式断路器宜选用低重心的罐式断路器。

5.2换流变压器、变压器、高压并联电抗器类设备技术要求

5.2.1设备本体结构应进行优化设计以降低地震作用下箱体对套管的扭转效应，设备底部与基础之间应固定牢固。

5.2.2套管、储油柜、冷却系统（散热器、油路管道）、控制柜、调压开关等附件及其与本体的连接应开展抗震设计。

5.2.3套管空气侧的电气连接宜采用软连接或预留足够位移裕度的金具。

5.2.4当设备不能满足抗震要求时，宜按照GB/T42558.3执行，采用减隔震措施。

5.3悬吊类设备技术要求

5.3.1悬吊系统结构基频应避开设备固有频率。设备外部的支撑框架或结构应具备足够刚度，其设计与构造应确保能有效传递地震作用。

5.3.2应对设备的悬吊点及内部电气组件连接节点进行结构设计优化，满足抗震承载力要求。

5.3.3悬吊式换流阀塔应进行阀组件、悬吊绝缘子、阀避雷器、冷却管路、母排等抗震校核。

5.4悬臂类设备技术要求

5.4.1应对地震作用下穿墙套管位移进行校核，其电气绝缘性能应满足要求。

5.4.2当穿墙套管不能满足抗震要求时，宜按照GB/T42558.3执行，采用减震措施。

/558.

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5.5气体绝缘金属封闭开关设备技术要求

5.5.1设备与基础之间应采用螺栓或焊接的连接方式，应对其进行抗震强度校核。

5.5.2气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）不同大板基础连接处、沉降处应设置伸缩节或柔性补偿装置。

5.5.3气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）应设置伸缩节或柔性接头，其支架间距应进行优化设计。

5.5.4宜对长距离GIL进行整体抗震性能试验或分析进行抗震验证。

6设备贮存

6.1设备贮存期间应采取防倾覆、防滑移及防坠落措施，其支撑结构应满足贮存地点抗震设防要求。

6.2设备的存储应采取锚固、限位或支撑固定措施。

6.3货架应按当地抗震设防进行抗震设计，并与建筑结构可靠连接。

A

A

5

附录A

（资料性）

高海拔抗震设防烈度8度区换流站设备选型示例

某±800kV换流站抗震设防烈度为8度，设备的技术参数要求如表A.1。

表A.1高海拔高地震烈度地区换流站设备选择表

序号

设备

设备选择要求

高海拔/抗震补充要求

1

换流阀塔

支撑式、悬吊式

阀厅抗震支撑结构设计

2

换流变压器

落地安装

高海拔绝缘加强，温升修正，抗震结构优化

3

平波电抗器

干式空心，支撑式

支持式结构抗震计算，风+地震联合校核

4

直流场

支持式管母线、绝缘子支撑

绝缘距离按海拔修正；风+地震校核

5

直流开关

瓷柱式断路器

支架抗震设计

6

直流滤波器电容器

悬吊式安装

支架抗震设计

7

500kV配电装置

GIS

GIS壳体抗震校核；密封与低气压适应性

8

500kV滤波器断路器

落地罐式断路器

壳体抗震校核；密封与低气压适应性

9

交流滤波器电容器

双塔结构、支持式安装

支架抗震+风振耦合校核

10

交、直流设备绝缘形式

复合绝缘材料

耐紫外+低气压+污秽三重修正

/558.

6

B

B

附录B

（资料性）

高海拔高地震烈度地区换流站设备技术参数校核示例

某±800kV换流站内设备的抗震措施以及抗震能力校核如表B.1。

表B.1高海拔高地震烈度地区换流站设备措施及校核

所在回路

关键设备

关键响应

可选措施

效果

阀厅回路

800kV穿墙套管

根部应力

减震阻尼器

外套管根部应力平均降低54%

阀塔悬吊绝缘子

拉力

增大悬吊绝缘子截面

悬吊绝缘子(24mm)增

大至36mm，PGA为

0.4g时，失效概率不

超过10%

阀塔

底层位移

张拉绝缘子及弹簧-阻尼器连接件将阀塔底部与地面拉结

减震后的阀塔竖向加

速度及水平位移响应

可减小64%-73%

交流滤波器回路

高压电容器

根部应力

基底隔震

应力响应降低

30%~40%

电阻器

根部应力

基底隔震

应力响应降低

30%~40%

换流变压器回路

网侧套管

根部应力

基底隔震

套管顶部的峰值加速度和谱加速度均降低

50~70%

金具

滑移距离、转角

优化金具设计

满足抗