Q∕GDW 11391-2015 高压支柱类电气设备抗震试验技术规程.pdf
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1、ICS 29. 240 Q/GD明7国家电网公司企业标准Q / GDW 11391 -2015 高压支柱类电气设备抗震试验技术规程Technical code for seismic test of high voltage pillar type electrica1 equipment 2015 - 07 -17发布2015 - 07 -17实施国家电网公司发布Q I GDW 11391-2015 目;欠前言.Hl 范围.1 2 规范性引用文件.l3 术语和定义.1 4 符号、代号.25 基本规定.25.1 式品.25.2试验项目.25.3 测试注意事项. .26 弹性模量测试.36.1
2、测试目的.36.2 一般规定.36.3 测试原理.36.4 测试方法.37 自振特性测试.47.1 测试目的.47.2 一般规定.47.3 测点与激振点选择原则.47.4 测试方法.47.5 测试步骤.47.6 数据处理.48 地震模拟振动台试验. . . . . . . . .48.1 试验目的.48.2 试验原理.58.3 一般规定.58.4 试验设备和仪掘58.5 测试内容和jy!l点布置原则.58.6 测试步骤Q I GDV 11391 -2015 目IJJ:I 为规范高压支柱类电气设备抗震试验技术,制定本标准。本标准由国家电网公司基建部提出井解释。本标准由国家电网公司科技部归1-10
3、本标准起草单位:中国电力科学研究院、国网北京经济技术研究院本标准主要起草人:程永锋、朱祝兵、卢智成、黄宝莹、尤红兵、鲁先龙、谢强、差I鑫、杨小光、方江、李圣、钟E民、吉畔、刘振林、孙宇晗、冯臼霞、高坡、张谦、林森。本标准首次发布。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。日Q I GDW 11391-2015 高压支柱类电气设备抗震试验技术规程1 范围本标准规定了高压支柱类电气设备抗震试验所涉及的专用术语、试品、试验方法与步骤、抗震能力评定以及抗震试验报告等内容。本标准适用于750kV及以下电压等级的支柱类高压电气设备抗震性能的考核和抗震能力的评定e2 规范性引用文件下列文件对于
4、本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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/T 13540 高压开关设备抗地震性能试验GB 18306 中国地震动参数区划I!lGB 50260 电力设施抗震设计规范JGJ 101 建筑抗震试验方法规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 抗震设防烈度seismic precautionary intensity 按国家规定的权限肚准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况,取50年内超越概率10%的地震烈度。3. 2 抗震试验seismic test 用各种动力加载设
5、备模拟实际动态作用施加于电气设备试件上并测定其动态特性和地震反应的试验,主要有地震模拟振动台试验、拟静力试验和拟动力试验等。3.3 地震加速度反应谱seismic acceleration response spectra 地震时结构质点的最大加速度反应与结构白振频率的关系称为加速度反应谱。地震加速度反应谱是以单质点弹性体系在实际地震作用下的反应为基础,通过对结构的地震反应进行分析来确定。3. 4 3.5 3. 6 自振频率natural frequency 由结构本身质量和刚度所决定的频率称为自振频率,其中最低白振频率称为基颇。地震模拟振动台earthquake simulation sha
6、king table 用于再现各种形式的地震波,模拟地震过程的试验装置和系统。加速度时程曲线acceleration time history curve 地震加速度随时间的变化关系曲线。Q I GDV 11391 -2015 3.7 倍频程octave 频率比为 T的两个频率之间的频段称为n个倍频程g4 符号、代号下列符号、代号适用于本文件。E:设备测试弹性棋量E:设备测试应变F:弹模测试过程中施加在设备顶端的水平力:地震影响系数Rlax :地震影响系数最大值T:结构白振周期4:结构阻尼比r:曲线下降段的衰减指数17J :直线下降段的下降斜率调整系数吼:阻尼调整系数a :地震模拟振动台试验过
7、程中输入的地震加速度峰值aH:地震模拟振动台试验过程中实测台面的地震加速度峰值ZE:地震工况下荷载作用效应和荷载组合设计值Zw:大风工况下荷载作用效应和荷载组合设计值k:荷载作用下设备的安全系数5 基本规定5. 1 试品试品应为足尺试品且为试验厂家自检合恪产品,试验时应尽可能重现实际使用条件,试验中不考虑这些使用条件时,应说明忽略的正当理由。5. 2 试验项目试验项目包括弹性模量的测试、自振特性测试和地震模拟振动台试验。5.3 测试注意事项5. 3. 1 试品的安装应符合设计要求。5.3. 2 当采用连接件将试品固定时,连接件的设计应满足该设备的安装要求,并有足够大的刚度,不应因增加连接件而改
8、变试品的自振特性。5. 3. 3 每次地震考核试验后,应旋紧连接螺栓和底脚螺栓,以符合试品的安装要求,再进行下一次考核试验。5.3.4 试验过程中应做好原始记录,记录主要内容有:a) 试验项目介绍。b ) 测量仪器,包括测量仪器的名称、型号、编号、基本参数、检测日期等。c) 测点布置情况说明,可附简|望或照片。d) 试验过程中的情况说明。e ) 试验人员、校核人员、试验日期、试验单位等。5.3.5 对于新型设备或改型较大的设备应抽取样品进行抗震性能试验鉴定。对由于尺寸、重量或复杂性等原因而不具备试验条件的设备,或己经通过试验而又改型不大的设备,可以采用部分试验或试验一2 Q I GDW 113
9、91 -2015 分析相结合的方法进行验证。6 弹性模量测试6. 1 测试目的获取设备整体弹性模量,评估设备在地震模拟振动台试验中的应力,对不具备振动台试验条件的设备,利用测试弹性模量进行理论或仿真分析,提高仿真分析的精度。6. 2 一般规定对于设备整体弹性模量未知,而又需要进行抗震评估或抗震试验的设备,应对其弹性模量进行测试。6. 3 测试原理在设备顶端施加水平前载,使设备产生小位移和弹性变形,测量设备各节元件根部应变,设备弹性模量应按公式(1)计算:L-S F-W M-u -s zu ( 1) 式中:E一一设备测试弹性模量:F一一设备测试应力,其中=M/W,M=F Lj S一一设备测试应变
10、:M一一设备测试弯矩;W一一应变圳点处设备抗弯截面系数;F一一施加在设备顶端的水平力;L一一设备顶端距设备根部应变片粘贴处之间的距离。6. 4 测试方法6. 4. 1 在弹性变形范围内洲量设备的静弹性模量,将电气设备底端固定,每设备根部受拉和受压侧分别粘贴应变片,在设备顶端施加一水平力F(见图),F值取电气设备重量的O.15r-.O.30倍。从0FOFO进行预加载,不予记录。图I电气设备弹性模量测试示意图6. 4. 2 正式加载三次,每次加载按下列数值变化o0.50FO.75FF0.75FO.50F00记录荷载及相应的应变值,据此求得受拉侧和受压侧弹性模量,取受拉和受压侧弹性模量均值作为每级荷
11、载对应的弹性模量测试值,每级荷载下测得的弹性模量值与平均值的偏差不得大于10%,取每级荷载下弹性模量的算数平均值为弹性模量的测定值3 Q I GDV 11391-2015 7 自振特性测试7. 1 测试目的获取设备的白振频率、振型和阻尼比,对不具备振动台试验条件的设备可根据自振特性测试结果,运用分析和试验相结合的方法验证设备的抗震性能。7. 2 一般规定7. 2. 1 测试系统一般由激振系统、传感器、动态信号采集分析仪等组成。7. 2. 2 测试系统应每年进行一次系统标定,应有主管计量部门检验的合格证书。7. 2. 3 试验场地应避开外界干扰源,试验过程中m.避开或减少其他振源对试验的干扰。7
12、. 2. 4 测试系统通频带频率范围应选择O.5100Hz,信蝶比应大于80dBo7. 2. 5 充气设备应充气至额定压力后再*行白振特性测试。7.3 测点与激振点选择原则7. 3. 1 测点应布置在试品的关键节点部位,测点数目应完整反映试品的动力特性。7.3. 2 激振点原则上不是振动的节点,对于支柱类电气设备,激振点直选在设备顶端,也可在地震模拟振动台上进行下部激振。7. 4 测试方法7.4. 1 可以选择激振器加载法、锤击法、张拉释放法、环境激励法(脉动法、地震模拟振动台动态特性探查试验法等不同方法测试设备的结构动力特性。7.4.2 激振器力口载法。常见的是小型动圄式电磁激振器,可以产生
13、各种振动波形的激振。一般通过支架或悬吊激振器方式对被试件采用扫频方式寻找自振频率、阻尼比等动力特性D7.4. 3 锤击法。用力锤敲击试品所产生的冲量使结构产生初速度而引起自由振动。7.4. 4 张拉释放法。通过张拉装置使试品产生初始位移,然后迅速解除张拉,使结构产生自由振动。7. 4. 5 环境激励法。通过来集外部环境激励下试品的响应数据来识别试品模态参数的方法。7.4.6 地震模拟振动台动态特性探查试验法。利用地震模拟振动台的台面激励对设备进行动态特性探查试验。7.5 测试步骤7. 5. 1 安装固定试品。7. 5. 2 根据试验对象及其目的,边择合适的测量参数。7. 5. 3 结合试品特点
14、和试验要求布置测点。7.5.4 根据试验要求选择并安装仪器。7.5. 5 仪器连接(包括屏蔽线和接地线的连接),对整个测试系统进行调试。7.5.6 合理设置检测参数,包括对采样频率、数据采集时间、数据采集系统放大倍数等参数进行设置。7. 5. 7 采集数据并保存。7. 6 数据处理7.6. 1 试验过程中,由于干扰及其它各方面因素的存在,部分采集数据可能偏离真实值,分析前宜对采集数据进行趋势项消除、滤波处理等。7.6.2 动力参数识别可采用频域识另u法,主要步骤包括:a) 固有频率的判断。幅值最大峰值处现响函数分析中,自振频率处相干函数较大,一般接近于1 ;对于相同方向的多个测点,各测点在白振
15、频率处具有近似向相位或反相位特点。b ) 阻尼比宜按半功率带宽法或对数衰减法进行确定。8 地震模拟振动台试验8. 1 试验目的验证电气设备耐受地震的能力,评估设备在地震作用下的安全性和稳定性4 Q I GDW 11391-2015 8. 2 试验原理将电气设备安装在振动台上,利用地震模拟振动台输入一定波形的地震波,检测电气设备在地震作用下各部位的动力反应。8. 3 一般规定8. 3. 1 电气设备抗震性能验证试验应分别在两个主轴方向上检验危险断面处的应为值。但对于对称结构的电气设备可只对一个方向进行验证试验。8. 3. 2 电气设备支架设计参数已知时,应将支架和设备作为一个整体进行试验。支架设
16、计参数未知时,地震输入加速度应乘以支架动力反应放大系数,支架动力反应放大系数的取值应符合GB50260 的要求。8.3.3 试验前应明确被试设备的技术条件,包括设备结构的清晰描述、型号、技术规格、抗震输入、输出的边界条件、必要的运行条件等。8. 4 试验设备和仪器8. 4. 1 地展模拟振动台应能同时输入水平向和坚向地震,并可根据需要输出各种模拟地震波,宜选用能对地震波具有迭代功能的有数控装置的模拟地震振动台。8.4. 2 地震模拟振动台的选择原则应符合JGJ101的要求。8.4.3 地震模拟振动台与测试仪器应每年进行二次系统检定,应有主管计量部门出具的检定证书。8. 4. 4 试验的全过程宜
17、以录像作;JJ态记录,对于试品主要部位的损坏情况宜拍摄照片和写实记录。8. 5 测试内容和测点布置原则8. 5. 1 振动台试验时宜按照需要测量试品的加速度、速度、位移和应变等主要参数的动态反应。8. 5. 2 加速度、速度、位移测点宜优先布置在试品每节元件的顶部及设备最顶端等加速度和变形反应大的部位。8.5.3 电阻应变片直优先布置在设备试品每节元件的根部等受力较大部位,具体边择原则和方法应符合GB!f13540的相关要求s8. 5. 4 当采用接触式位移计量测试品变形时,安装位移计的仪表架应固定于台面或基坑外的地面上,仪表架本身应有足够的刚度。安装接触式位移计有困难时,可用加速度或速度积分
18、获得位移e8.6 测试步骤8. 6. 1 试品安装。安装要求应符合JGJ101的相关要求。8. 6. 2 结合试品特点和试验要求布置测,也。8.6.3 根据试验要求选择并安装仪器。8. 6. 4 仪器连接,对整个测试系统Jt1行调试。8. 6. 5 合理设置检测参数。8. 6. 6 结合试验要求输入自l噪声,自l噪声峰值宜控制在0.05-0.0饨,测试设备的白振频率、振型、阻尼比等8.6.7 结合试验要求输入地震动时程进行试验,采集数据并保存。8.6.8 试验后再次测试设备的频率,并对设备进行相关电气性能检查,具有封闭性能要求的设备,应检查设备的封闭性能。8.7 地震动波形输入8. 7. 1
19、对于研究性试验,可采用实际强震记录或人工合成地震动时程作为地震动输入。输入地震动时程不应少于三条,其中至少应有一条人士合成地震动时程。8.7.2 对于产品鉴定性试验,宜采用一条人工合成地震动时程作为试验输入。8. 7. 3 采用人工合成地震动时程试验时,台面实际输出时程波对应的地震影响系数曲线应包络8.8条规定的地震影响系数曲线,两者误差宜在-5%-+10%之间,时程的总持续时间不应少于30s,其中强震动部分不应小于6s。实际强震记录的平均地震影响系数曲线应与8.8条规定的地震影响系数曲线在统计5 Q I GDV 11391 -2015 意义上相符。8. 7. 4 当需进行竖向地震作用的时程试
20、验时,地8. 8 地震动输入参数运动最大竖向加速度可取最大水平加速度的65%。8. 8. 1 电气设备的抗震设防烈度或地震动参数应根据现行国家标准GB18306的有关规定确定。对按有关规定做过地震安全性评价的工程场地,可按批准的抗震设防设计地震动参数或相应烈度进行抗震设防。重要高压电气设备可按抗震设防烈度提高l度或按50年超越概率2%的设计地震动参数进行抗震设|坊。抗震设|坊烈度与设计基本地震加速度和提高1度后的设防地震加速度的对应关系应符合表l的规定。表1抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系抗震设防烈度6 7 7 8 8 设计基本地震加速度0.05 0.10 0.15 0.20 0.
21、30 g 设防地震加速度0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 g 8.8. 2 当电气设备的场地条件已知时,应按已知的地震动参数和GB50260的要求构造地震影响系数曲线,按照与地震影响系数曲线对应的地艇加速度反应谱合成用于台面输入的人工地展波。8. 8. 3 当电气设备的场地条件未知时,应按图2所示的形状构造标准地震影响系数曲线,按照与标准地震影响系数曲线对应的标准试验谱合成用于台面输入的人工地震动时程。 qffilX t. 0.4m 。o. 0.1 0.8 4.0 图2标准地震影响系数曲线图2中各形状参数应符合下列规定:a) 水平段,周期小于0.03s的区段。b) 直线上升段,
22、自0.03s至O.l s的区段。c) 水平段,自O.ls至0.8s的区段=d) 曲线下降段,自0.8s至4.Os的区段。e) 直线下降段,自4.Os至6.0s区段。f) 周期大于6.0s的结构所采用的地震影响系数应专门研究g) 地震影响系数曲线按公式(2)r-公式(5)表达:6 主豆豆6.0 Q I GDW 11391 -2015 式中:0.4max 凡-0.40.4+一(T-0.03)an . 0.07 .中:;:;厅2n剧0.8. v (7)r仇m 厅仇20.2r-厅矶.(T-4.0)刀 n O.05仍5一5r :;:;0.9+一一一一一0.3+ 6; 0.05 - 71:;:; 0.02
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