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 fi + 1/fi = 21/n (fi 代表第 i 个的频率点, n 代表 1/8 的个数)。