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user: 3. 电气设备的抗震设防规范 美国IEEE Std 693-2005附录对断路器、隔离开关、变压器等14类电气设备的抗震性能的评定作了详细规定，包括：操作要求、评定方法、评定步骤、设计要求、报告内容等。我国GB 50260-2013只对所有电气设备进行了一般规定、设计方法、抗震计算、抗震试验、电气设施布置等，并没有对具体的设备有详细的设防规范要求。下面以隔离开关和接地开关为例分析了美国和我国的设防规范的特点。 3.1. 隔离开关和接地开关的设防规范 3.1.1. 地震水平 美国设防规范中，地震等级分为三类：高、中、低。对于建在高和中抗震水平的场地，均要求所有电压等级的隔离开关、接地开关，也包括支架结构、操作设备、其它附件满足抗震要求。对于建在低抗震水平的场地，仅仅要求隔离开关满足抗震要求。 我国设防规范中，隔离开关和接地开关作为重要电气设施，当抗震设防烈度为7度及以上时，应进行抗震设计。 3.1.2. 操作要求 在地震事件中，美国规范中要求隔离开关、接地开关和支持设备等不能发生破坏或者功能损失，并保持操作过程的正确性。我国规范中没有要求。 3.1.3. 设计方法 美国规范中鉴定方法根据电压等级不同，设计方法也不同，分为四种：(1) ≥169 KV以上，通过时程振动台实验。(2) <169 KV且≥121 KV，采用动力分析方法。(3) <121 KV且≥35 KV，采用静力系数方法。(4) <35 KV，满足构造要求(inherently acceptable)。 我国主要根据不同电气设施特点，分为四类：(1) 对于基频高于33 Hz的刚性电气设施，可采用静力法。(2) 对于以剪切变形为主或近似于单质点体系的电气设施，可采用底部剪力法。(3) 除以上两类的电气设施，宜采用振型分解反应谱法。(4) 对于特别不规则或有特殊要求的电气设施，可采用时程分析法进行补充抗震设计。 3.1.4. 评定过程 以美国设防规范为例，对隔离开关和接地开关的评定过程进行了阐述。 测试或分析过程将与隔离开关的开闭状态一起进行。如果包括一个接地开关，在测试或分析过程中，包括隔离开关打开而接地开关关闭、隔离开关和接地开关都打开、隔离开关关闭和接地开关打开三种状态。 (1) 时程振动台测试(Time history shake-table testing) 开关、结构、操作装置和其它相关附件将都装在振动台并进行调整。测试之前，必须核对下正确操作(全开和全闭)。 设备安装和调试完成后，测试过程如下：设备和结构根据相关要求A.1.2.2的时程振动测试。主要要求：(a) 为了避免过量试验，在合适范围内，允许试验反应谱TRS (test response spectrum)的值比需求反应谱RRS的值降低一点。(b) 在所有案例中，应该采用1.1 Hz的频率点；根据规定分辨率，从这个起点开始测试其它频率点。最大允许频率点的间隔应满足八分之一的，如f i + 1/ fi = 21/n (f i 代表第i个的频率点，n代表1/8的个数)。 共振频率搜索根据A.1.2.1共振频率搜索测试要求，主要包括：(a) 为了搜索设备的共振频率，一个正弦扫描频率搜索应当小于每分钟一个八度范围内，但至少从1 Hz。振幅应大于0.05 g。该标准建议采用0.1 g的振幅。不需要搜索33 Hz以上的频率。(b) 白噪声可以代替正弦扫描使用，它的输入振幅应大于0.25 g和测试时间应T大于8/(f n × z)，其中，f n 是最低固有频率，z是临界阻尼值的分数。(c) 对于RRS测试，共振频率测试搜索应该在测试开始和结束都要进行。初始测试视为了确定测试样品的固有频率，最后的频率搜索测试是用来确定是否发生明显改变。大于20%的变化将仅用来一个参数来确定是否存在结构变化和变化的意义。 接地开关、隔离开关和支持设备的关键位置将监测最大位移、最大加速度和最大应力。监测要求应和A.2.8一致和以下要求：(a) 在绝缘子的顶部和刀片底部的最大位移。(b) 在绝缘子的顶部、刀片底部和振动台的顶部，水平和垂直最大加速度。(c) 最大应力：瓷绝缘体的基底或者金属终端部件的复合绝缘体、开关手臂铰链的基底和两个相反斜腿的基底；(d) 任何电子设备，例如电动机执行机构，在监测和测试过程应注意中监测继电器反弹和误操作的可能性。 (e) 监测以下不见的关键部分：柱形绝缘子的铸造支架、垂直断开关的铰链、旋转绝缘体的轴承支撑。所有数据应与时间有关，便于对比分析。 (2) 动态测试 测试过程应根据A.1.3.3的要求，采用有限元模型。具体要求：(a) 在定义正交轴系统中，有限元模型的模态响应的动态分析应当有三个平移组件和3个旋转组件。(b) 为了设备具有正确的动态响应，应当包括足够的模型，以确保得出一个合理的动态响应。一个特定的方向的合理设计应当包含所有模型有效质量的90%以上。(c) 在动态测试中，采用2%或更小的阻尼值。 (3) 静力系数方法 测试过程应根据A.1.3.2的要求。一般情况下，设备的加速度应由RRS最大峰值确定，此时阻尼值为2%。每个组件的地震力等于的设备质量乘以RRS最大峰值静态系数。除非特别注明，静态系数的常用值为1.5，且水平值的80%应用在垂直轴上。通过对每个点所受三个正交应力的平方和开根号，并结合所有静载和正常操作应力确定最大的应力点。另外，静态系数1.0也可以被用。 (4) 满足构造要求 测试过程应根据A.1.4的要求。在设备或支架的重心位置，锚固设备应至少能承受1.0倍水平方向和0.8倍垂直方向的重量。通过正常操作的最大载荷和静载的合成获得最大应力，该最大的应力应使用在锚固结构的设计。 3.1.5. 验收准则 如果满足以下两点的要求，被认为是满足要求的。 (1) 一般要求：满足A.2.1和A.2.2的标准。在测试过程中，隔离开关和接地开关应具有正确的操作状态，例如当测试“关闭位置”，在整个测试过程中应一直保持关闭，或当处于“打开位置”，在整个测试过程中应一直保持打开状态。振动台测试，隔离开关或接地开关的设计限制应与测试变形量相一致。对于时程测试，应根据A.2.3的要求。对于动态和静态系数分析，应根据A.2.7的要求。 (2) 振动试验台测试装备的功能要求 设备应满足A.2.2.1的要求。在振动台测试前后，要检查具体设备的功能。如果测试后，设备继续执行其预定功能，认为该测试是可接受的。 为了确保它的功能性，振动试验台的测试开关必须通过以下相关测试：(a) 毫伏降实验(Millivolt drop test)。根据IEC 129的规定，振动台测试前后需测试回路电阻。(b) 连续性(Continuity)。在振动测试中当关闭隔离或接地开关时，必须在主要的隔离开关或者接地回路进行电流连续性监控。(c) 机械操作测试。如果可能，隔离开关和接地开关应该进行开–关–开的操作。需验证正确操作，如全开和全关。所有附件的正确操作和功能也应被验证。应该监测绝缘支持平板、轴、机械联动装置的变形或失效。 当隔离开关放在振动台上时，应该进行毫伏降实验和机械操作测试。 3.1.6. 其他要求 (1) 设计要求：设备、支架、锚固的设计应根据A.4。 (2) 振动测试报告：这份报告包括两部分，第一部分应包括附件的关键信息；第二部分应包括支持关键信息的详细的信息、图表等。报告、试验、试验计划以及所有的实验结果、计算、地震输出图表等都应符合标准中的抗震要求，并应由在地震测试和电气设备的专家批准和签字确认。 (3) 设备和附件的频率或阻尼修改：需满足A.7。设备的寿命预定为30年。 (4) 地震识别板：应附加到每个装备上。平板应根据A.8。