Q GDW 11132-2013 特高压瓷绝缘电气设备抗震设计及减震装置安装与维护技术规程及编制说明.pdf
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1、Q / GDW 11132 2013 1 国家电网公司企业标准Q/GDW111322013特高压瓷绝缘电气设备抗震设计及 减震装置安装与维护技术规程 Technical specification for seismic design of ultra-high voltage porcelain insulating equipments and installation/ maintenance to energy dissipation devices 2014-04-15发布 2014-04-15 实施 国家电网公司 发 布 Q/GDW ICS 29240备案号:CEC 8122013
2、 Q / GDW 11132 2013 I 目 次 前言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 基本规定 2 5 地震作用 3 6 电气设备抗震要求 5 7 减震装置抗震要求 6 8 抗震鉴定试验 8 9 减震装置的安装与维护 9 附录 A(规范性附录) 底部剪力法 11 附录 B(规范性附录) 振型分解反应谱法 12 附录 C(规范性附录) 基准参照的需求反应谱 13 附录 D(规范性附录) 抗震计算报告 14 附录 E(规范性附录) 抗震试验报告 16 附录 F(资料性附录) 计算例题 18 编制说明 21 Q / GDW 11132 2013 II 前 言 本标准
3、共编制了 9 章内容,内容主要包括一般规定(范围、规范性引用文件、术语和定义、基本规定) 、地震作用、电气设备及减震装置抗震要求、抗震鉴定试验、减震装置安装与维护。 本标准由国家电网公司基建部提出并解释; 本标准由国家电网公司科技部归口; 本标准起草单位:中国电力科学研究院、中国地震灾害防御中心、抚顺电瓷制造有限公司、平高东芝(廊坊)避雷器有限公司、南阳金冠电气有限公司、西安西电避雷器有限责任公司、桂林电力电容器有限责任公司、西安西电电力电容器有限责任公司; 本标准主要起草人:代泽兵、卢智成、程永锋、朱祝兵、钟珉、赵凤新、尤红兵、汤晓中、任春阳、宋继军、张晓星、谢清云、林震、王增文、杨海涛;
4、本标准首次发布。 Q / GDW 11132 2013 1 特高压瓷绝缘电气设备抗震设计及 减震装置安装与维护技术规程 1 范围 本标准规定了 1000kV 敞开式瓷质支柱类特高压电气设备抗震设计及减震装置相关的技术要求和方法。 本标准适用于抗震设防烈度为 6 度 8 度中位于 I0 III 类场地区域输变电工程中的特高压电气设备, 9 度及以上地区或 IV 类场地区域中该类型特高压电气设备进行抗震设计需要专门研究 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅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。
5、 GB 500112010 建筑抗震设计规范 GB 50260 电力设施抗震设计规范 GB/T 13540 高压开关设备和控制设备的抗震要求 GB/T 2424.252000 电工电子产品环境试验 第 3 部分:试验导则地震试验方法 DLGJ 1602003 高压电气设备减震技术规定 DL/T 53522006 高压配电装置设计技术规程 JG/T 2092012 建筑消能阻尼器 IEEE 6932005 Recommended Practices for Seismic Design of Substations(变电站抗震设计推荐规程) 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1
6、抗震设防烈度 seismic precautionary intensity 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。 3.2 地震作用 earthquake action 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。 3.3 设计基本地震加速度 design basic acceleration of ground motion 50 年内设计基准期超越概率为 10%的地震加速度的设计取值。 3.4 固有频率 natural frequency 取决于电气设备本身物理特性(质量、刚度和阻尼)的自由振动频率。 3.5 时程曲线 time history curv
7、e 加速度速度位移等物理量与时间的关系曲线分别称为加速度速度位移时程曲线。 3.6 反应谱 response spectrum 在相同激励作用下,一定阻尼比的单自由度弹性系统在不同频率下的最大响应曲线。 Q / GDW 11132 2013 2 3.7 需求反应谱 required response spectrum 规定的反应谱。 3.8 零周期加速度 zero period acceleration 反应谱的高频未放大部分的加速度。 3.9 支架动力放大系数 dynamic amplification factor of pedestal 在相同地震作用下,安装在支架上的设备与直接安装在地
8、面上的该设备最大应力幅值之比。 3.10 减震装置 energy dissipation devices 吸收并耗散地震输入能量的装置。 3.11 电气设备减震结构 structure with energy dissipation devices 在电气设备中安装减震装置而形成的结构,减震结构包括电气设备、设备支架、减震装置等。 3.12 速度型减震装置 velocity-dependent energy dissipation devices 耗能能力与 装置两端的相对速度有关的减震装置,一般包括粘滞型减震装置、粘弹性减震装置等。 3.13 位移型减震装置 displacement-dep
9、endent energy dissipation devices 耗能能力与装置两端的相对位移有关的减震装置,一般包括金属减震装置、摩擦减震装置等。 3.14 附加阻尼比 added damping ratio 在减震结构中,减震装置往复循环一周耗散的能量与减震结构总应变能之间的比值。 3.15 减震效率 energy dissipation efficiency 在相同地震作用下,与未安装减震装置的电气设备结构相比,电气设备减震结构减少的应力与未安装减震装置电气设备结构的应力比值。 。 4 基本规定 4.1 按照本标准进行抗震设计的特高压电气设备,当遭受到 50 年超越概率 2%水准的设防
10、烈度及以下地震影响时,设备不应发生损坏,能继续使用。 4.2 设备的抗震设防水平应采用当地抗震设防烈度对应的地震加速度值来表征。抗震设防烈度和设计基本地震加速度值以及特高压电气设备设计加速度值的对应关系,应符合表 1 的规定 表 抗震设防烈度与设计地震加速度值的对应关系 抗震设防烈度 6 7 8 设计基本地震加速度值 0.05g 0.10(0.15) g 0.20(0.30) g 特高压电气设备设计加速度值 0.10g 0.20 (0.30) g 0.40 (0.50) g 重力加速度取 g=9.81m/s2,特高压电气设备设计加速度值的括号内数值分别对应于设计基本地震加速度为 0.15g 和
11、0.30g 的地区。 Q / GDW 11132 2013 3 4.3 在对设备进行抗震设计之前应搜集设备的相关资料,包括设计图纸、弹性模量、质量分布、高度、安装条件、运行条件等。 4.4 电气设备的地震作用应符合下列原则的规定。 4.4.1 一般情况下,应至少在设备两个主轴方向分别施加水平地震作用。 4.4.2 质量与刚度分布明显不对称的设备,应考虑双向水平地震作用下的扭转影响。 4.4.3 长悬臂设备应考虑竖向地震作用。 4.4.4 电气设备的地震作用和其它荷载的组合,应按公式( 1)计算: 0.25Ge Eh Wk PkZ ZZ ZZ=+ +( 1) 式中: Z 地震作用和其它荷载的组合
12、, N; GeZ 设备自重标准值,包括设备本体、附属部件重量或其它附加等效重量, N; EhZ 地震作用标准值, N; WkZ 风荷载标准值,按照设备应用所在当地百年一遇的风速取值, N; PkZ 设备内部压力标准值、导线实际拉力等其它荷载, N。 4.4.5 电气设备经过抗震强度验算, 与规范 GB 50260 有关抗震强度验算方式相同,即所得设备的根部或其他危险断面处产生的应力值应小于设备或材料的容许应力值,当采用破坏应力(破坏弯矩)进行判定时,对于瓷套管和瓷绝缘子,应满足公式( 2)和公式( 3)的规定: /1.67tot v=( 2) /1.67tot vMM=( 3) 式中: tot
13、 地震作用和其他荷载产生的总应力, Pa; v 设备或材料的破坏应力值, Pa; totM 地震作用和其他荷载产生的总弯矩, Nm; vM 设备或材料的破坏弯矩, Nm。 4.4.6 当电气设备安装在支架上时,应充分考虑支架的动力放大作用,若仅作电气设备本体的抗震强度验算时,地震输入加速度应乘以支架动力放大系数,并符合下列规定: a) 当支架设计参数确定时,应将支架与电气设备作为一个整体进行抗震评估; b) 当支架设计参数缺乏时,支架动力放大系数可取 1.4,且支架设计应保证其动力放大系数不大于 1.4。 4.5 当特高压电气设备难以满足抗震设防烈度下的抗震要求或对于抗震安全性和使用功能性 有
14、特殊要求或专门要求时,可采用减震技术,并符合下列规定: a) 减震技术适用于新建和改建特高压输变电工程的电气设备; b) 减震技术主要依靠安装减震装置实现,减震装置宜均匀布置在变形较大部位,其数量和分布应通过分析综合确定; c) 减震装置的选择应综合考虑设备的结构类型、周围坏境、设备结构控制参数等影响因素。 5 地震作用 5.1 水平地震影响系数最大值 与特高压电气设备设计地震加速度相对应的结构阻尼比为 5%的水平地震影响系数最大值应按表 2 采用,结构阻尼比不为 5%的水平地震影响系数最大值有变化,具体计算见公式( 4)公式( 7) 。 Q / GDW 11132 2013 4 表 水平地震
15、影响系数最大值 抗震设防烈度 6 7 8 地震影响系数最大值 0.25 0.50( 0.75) 1.00( 1.25) 括号内数值分别对应于设计基本地震加速度为 0.10g 和 0.30g 的地区。 5.2 地震影响系数 采用地震影响系数,可以分为两种情况,即工程所在地的场地条件不明确或不充分和所在场地条件已明确。 5.2.1 场地条件不明确或不充分 计算地震作用的地震影响系数曲线如图 1 所示,其中场地特征周期取包络值 0.9s。 0.03 =20.2-1(T-4.5) maxT (s)0.4 max6.04.50.90.102 max =(0.9/T)2 max图 1 地震影响系数曲线 图
16、 1 中形状参数应符合下列规定: 水平段,周期小于 0.03s 的区段。 直线上升段,自 0.03s 至 0.1s 的区段。 水平段,自 0.1s 至 0.9s 的区段。 曲线下降段,自 0.9s 至 4.5s 的区段。 直线下降段,自 4.5s 至 6s 区段。 周期大于 6.0s 的结构所采用的地震影响系数应专门研究; 地震影响系数曲线表达式按公式( 4)公式( 7)计算: max2max2max2max21 max0.4 0 0.03-0.40.4 ( 0.03) 0.03 0.1 0.070.1 0.90.90.9 4.5 0.2 ( 4.5) 4.5 6.0TTTTTTTT 该设备满
17、足抗震设防烈度 7 度下的抗震要求; ( II)场地情况明确 由于场地初始条件是 III 类场地土、 特征周期为 0.55s, 参照本标准 5.2.2 条 “应按照 GB 50260 2013中的 5.0.5 所示的特征周期基础上增加 0.05s 执行” ,因此计算用的特征周期为 0.60s;参照 GB 502602013 中的 5.0.5 条款可知,地震影响系数最大值场地调整系数3为 1.0,因此水平地震影响系数1: 123max1.268 1.0 0.5 0.634=结构总水平地震作用标准值: 1F 47.259kNEk eqkG=各质点的水平地震作用标准值: (顶部附加地震作用系数为 0
18、) 1234512 2.2847.33 (1 0) 3.475kN372.0966.950kN10.42513.900kN12.510kNFFFkFF=强度验算: / 28.097MPatotMW = 抗震能力判定: / 1.85 1.67vtot=,满足抗震设防烈度 7 度且设计加速度为 0.2g 的抗震要求。 ( 2)抗震设防烈度为 7 度,设计加速度 0.3g: ( I) 场地情况不明确 水平地震影响系数1 为:12max0.0510.750.9510.08 1.6=+ =+总水平地震作用标准值:11.4 0.953 0.85 62.64 70.889Ek eqFkG kN=各质点的水平
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