本文件规定了高原地区±400 kV～±1 100 kV电压等级新建、改建和扩建换流站内交/直流设备抗震试验的总体要求及其评价原则。 本文件适用于海拔1 000 m以上至5 000 m及以下、抗震设防烈度7度及以上换流站内交/直流设备。 500 kV~1 000 kV变电站交流设备可参照执行。

ICS29.020
CCSK40
中华人民共和国国家标准國
GB/T42558.1—2023
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
Seismic techniques of electrical equipment in converter station on plateau-part1:Directivesfor seismictestand evaluation2023-05-23发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-12-01实施
GB/T42558.1—2023
引言·
1范围
2规范性引用文件
3术语和定义
4抗震试验
5抗震试验评价要求
高原换流站电气设备抗震性能试验结合计算评估方法附录A（规范性）
附录B（资料性）
特高压换流站电气设备抗震试验案例附录C（规范性）设备电气试验要求…3
GB/T42558.1—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起章。
本文件是GB/T42558《高原用换流站电气设备抗震技术》的第1部分。GB/T42558已经发布了以下部分：
第1部分：抗震试验及评价导则。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国高原电工产品环境技术标准化技术委员会（SAC/TC330)归口。本文件起草单位：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心、同济大学、昆明电器科学研究所、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局、中国电力科学研究院有限公司、江苏省如高高压电器有限公司、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局、广州大学、昆明高海拔电器检测有限公司、中南大学、中国地震局工程力学研究所、西安高压电器研究院股份有限公司、深圳电气科学研究院、云南电网有限责任公司电力科学研究院、中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司、中国电力工程顾间集团华北电力设计院有限公司、北京ABB电力系统有限公司、广州西门子变压器有限公司、传奇电气（沈阳）有限公司、平高集团有限公司、云南电网有限责任公司保山供电局、特变电工沈阳变压器集团有限公司、西安西电电力系统有限公司、海南威特电气集团有限公司、重庆ABB变压器有限公司、国网山东省电力公司经济技术研究院、云南电网有限责任公司昆明晋宁供电局、北方工业大学、南京工业大学、重庆大学、云南电网有限责任公司、中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司、华南农业大学。本文件主要起草人：谢强、张长虹、杨旭、周琼芳、赵磊、卢智成、杨振宇、何畅、吕刚、曹继丰、刘立平、冒友建、杨阿娟、李吉超、李强、张志劲、苏春强、肖敏英、黎卫国、方苏、邓军、程永锋、余荣兴、陈图腾、王小岭、刘劲松、任君、刘子裕、杨洋、邱毅楠、邹家勇、霍锋、徐忠力、付洪军、于淼森、张家鹏、钟建英、钱国超、董妍波、李昊、曲光磊、周海滨、陈勇、卢世才、赵荣浩、贾连华、高波、孙利雄、吴炳卫、赵宇、卢文浩、张晋寅、孙帮新、胡蓉、孙勇、余波、王涛、党镇平、庞亚东、文嘉意、张秀丽、曹枚根、黄桃、朱祝兵、于虹、邹阅培、王浩州、孙启刚、张盛晰、蔡云竹、郝越峰、黄忠康。GB/T42558.1—2023
直流输电是实现高电压、大容量、远距离送电的重要手段，受制于电源位置、环境等因素，部分站点建于高原区域，具有高海拔、高电压等级特征，与低海拔同型电气设备相比，在结构、高度、长度、质量方面有明显差异，体现为更高、更长、更重、更柔，对高地震烈度区设备的抗震性能提出更严苛的要求。为使该类换流站电气设备的抗震设计、建模计算、试验及评估有所遵循，特制定GB/T42558《高原用换流站电气设备抗震技术》。
GB/T42558拟由六个部分构成。
第1部分：抗试验及评价导则。目的在于确立适用于高原用高地霆烈度区域换流站内电气设备抗震试验的总体要求及评价原则。第2部分：抗震设计规范。目的在于规定高原用高地震烈度区域换流站内电气设备抗震设计总体要求、换流站选址与总平面布置，电气设备的抗震设计，设备耦联连接的抗震设计，设备安装及构筑物抗震设计。
第3部分：减隔震设计规范。目的在于规范离原用高地震烈度区域换流站内电气设备的减隔震设计计算方法、减隔震装置选择、构造要求。第4部分：设备选型规范。目的在于指导高原用高地震烈度区域换流站内电气设备的选型、结构、材质、参数等更加科学合理，提升电气设备的抗震性能。第5部分：设备运维导则。目的在于为运行人员更好地开展高原用高地震烈度区域换流站内电气设备的监测、巡视、评价、检修运维等工作提供标准依据。第6部分：地震监测系统技术规范。目的在于规定高原高地震烈度区域的地震监测系统的适用范围、监测对象与布设、监测系统的组成与技术要求、蓝测索统的测试、安装与验收、监测系统的管理与维护、监测记录的存储与处理要求。1范围
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/T42558.1—2023
本文件规定了高原地区土400kV～士1100kV电压等级新建、改建和扩建换流站内交/直流设备抗震试验的总体要求及其评价原则。本文件适用于海拨1000m以上至5000m及以下、抗囊设防烈度7度及以上换流站内交/直流设备。
500kV～1000kV变电站交流设备可参照执行。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。
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GB/T25307—2010
GB/T25309—2010
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高压直流隔离开关和接地开关
高压直流旁路开关
高压直流转换开关
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GB/T11804一2005、GB50260一2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1
GB/T42558.1—2023
端子力
terminal force
与电气设备连接的导线或管型母线施加在电气设备连接端子处的水平方向轴力。3.2
刚性支架rigidsupport
考虑设备连接作用后最低固有频率大于33Hz的电气设备支架。3.3
抗震试验
seismictest
用加载设备模拟地震作角并施加于电气设备试件上以测定电气设备响应的试验。注：主要包括模拟地震振动台试验、拟静力试验和拟动力试验等。3.4
子结构试验
substructure test
仅对设备局部或设备部件进行的试验。注：通常是对设备存在较强非线性的部分进行试验，如瓷质绝缘子、复合绝子、导线和减隔霆装置等，3.5
缩比试件
scaledtestspecimen
将原型结构主要结构构件按相似关系缩小制作的试验模型。3.6
模拟地麓振动台
earthquake simulation shaking table用于再现各种形式的地震动，模拟地震过程的设备动力试验装置和系统。注：简称“振动台”。
模拟地震振动台试验
earthquakesimulationshakingtabletest通过振动台对试件输入地面运动，模拟地震对试件作用的试验。注：简称“振动台试验”。
拟动力试验
pseudo-dynamic test
由计算机进行数值分析并控制加载，即由给定地震加速度记录通过计算机进行非线性结构动力分析，将计算得到的位移反应作为输人数据，以控制加载器对试验结构进行的试验。3.9
拟静力试验
quasi-static test
以一定的荷载或位移作为控制值对试件进行低周反复加载，以获得结构非线性的荷载-变形特性的试验。
注：又称为低周反复加载试验或恢复力特性试验。3.10
锤击法
hammertest
采用橡胶锤或脉冲锤，对设备端部、法兰处、设备底部和支架顶部进行敲击，获得设备的基频和阻尼比。
张拉释放法
snap-backtest
采用拉绳将设备端部拉至一定距离后松开，测试设备的自由振动响应，计算设备的基频和阻尼比。3.12
white noise excitation method自噪声激励法
在所有频率具有相同能量密度的随机噪声称为白噪声，在振动台试验中输人白噪声激发结构响应，以此计算结构的特征频率和阻尼比。2
4抗震试验
4.1一般规定
GB/T42558.1—2023
4.1.1设备应已经通过型式试验和高海拔试验，根据设备的结构形式确定其试验方法。a）在高原地区使用的新型、改型或采用了新型减隔震技术的交/直流设备，应采用模拟地震振动台试验验证真型设备抗震性能。条件不具备可采用拟动力试验或拟静力试验方法。b）对因尺寸、质量或复杂性等原困不具备整体试验条件的高压交/直流设备，可采用子结构试验、试验结合计算分析或结构缩比试件试验的方法进行抗震性能验证，高原换流站电气设备抗震性能试验结合计算评估方法按照附录A的规定。c）高原用电气设备载荷组合中对气压的选取按表1的要求。表1高原用电气设备载荷组合中对气压的选取要求海拔高度H/m
气压P诺技/MPa
4.1.2受试设备应按照运行条件进行安装，任何仪用于试验的定或连接设施不应影响受试设备的动力性能。对安装在支承结构上的受试设备，台面输入加速度应乘以支承结构的动力反应放大系数，并符合下列规定。
a）当振动台尺寸、倾覆力矩、载重等条件满足要求时，应将设备与支承结构作为一个整体进行抗震试验。
当不具备带实际支承结构进行试验时，可仪对设备本体部分进行子结构振动台试验。当设备b）
需采用试验支架安装在振动台上时，应设计刚性支架用于试验，且安装后设备（带支架）基频不宜小于设备本体基频的95%，并在试验时将台面输人加速度乘以动力反应放大系数以考虑实际支承结构动力放大效应。
c）子结构试验方法中，应确定设备本体和带支架设备的基频，宜采用锤击法、张拉释放法、白噪声激励法、正弦扫频法等来确定。根据台面及设备上的响应确定带支架设备基频，根据设备根部和设备端部的响应确定设备本体基频。d)
对于支柱绝缘子、隔离开关、旁路开关等安装在支架上的设备，且不带实际支承进行试验，电压等级大于或等于800kV时，动力反应放大系数应取1.4；电压等级低于800kV时，动力反应放大系数应取1.2。对于变压器套管、穿墙套管等安装在设备本体上或墙体上的设备，动力反应放大系数应取2.0。
安装在室内二、三层楼板上的电气设备和电气装置，动力反应放大系数应取2.0。e)
安装在变压器、电抗器的本体上的部件，动力反应放大系数宜根据设备本体的弯曲刚度等参数进行计算，缺乏设计资料时，其本体动力反应放大系数取值不应小于2.0。安装在建筑物一层墙体结构上的电气设备和电气装置，动力反应放大系数应取2.0，对于更高g）
楼层墙体结构上的电气设备和电气装置，动力反应放大系数取值应专门研究确定。3
GB/T42558.1—2023
4.1.3试验前应确认受试设备外形及功能完好。4.1.4根据设备的实际接线情况，设备端部应增加配重以模拟设备在耦联回路内的情况。4.2试验平台一般要求
4.2.1振动台的承载力设备试验需求如下：振动台倾覆力矩限值应大于设备基底弯矩的1.2倍，对支柱和悬臂类设备宜通过计算进行a）
确认，
振动台承载力限值应大于设备质量的1.2倍；振动台位移限值应大于台面地震位移的1.2倍，必要时宜对输人地震动进行高通滤波以减小c）
台面位移，滤波截止频率应低于设备基频的75%；振动台输入的频率范围最小值应小于设备基频的75%，最大值应大于33Hz。d)
4.2.2实验室条件应满足设备振动台试验要求：a
实验室室内绝缘距离满足设备需要，满足设备动作部件的动作范围；b）对尺寸较大的设备提前规划其运输与安装方式：实验室其备安全设施，保证设备出现破环时不危及现场人员和设施的安全。c
4.2.3进行拟静力试验和拟动力试验的设备，在试验前应核查：a）拟动力试验装置加载频率覆盖设备的基频；b）拟静力试验和拟动力试验装置加载能力大于设备承载力的1.2倍。4.3抗震试验一般方法
4.3.1电气设备抗震试验方法一般采用振动台试验、拟静力试验和拟动力试验，特高压换流站电气设备抗震试验案例见附录B。
4.3.2设备尺寸和质量满足振动台承载时，宜选择振动台进行设备抗震性能考核试验，按照模态参数测试一抗震性能考核一电气性能检测的顺序进行。4.3.3试验（前）后采用白噪声激励法测得设备的基：a）无法使用白噪声激励法的情况下，宜采用锤击法和张拉释放法测试设备基频；b）对于气体绝缘金属封闭开关设备（GIS)、气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）、阀冷系统和控制柜，可采用正弦波扫频试验测量其多阶频率。4.3.4设备尺寸或质量不满足振动台要求时，宜采用拟动力试验对设备进行抗震性能考核。刚度较大的多质点模型，宜采用等效单质点拟动力试验方法。拟动力试验前，应根据试件的拟建场地类型选择具有代表性的地动输人时程，地露动输人的选择应符合4.4.1的相关规定。4.3.5仅在测试设备部件的力学性能时，采用拟静力试验对单个部件进行试验。4.4抗震试验一般要求
4.4.1振动台输入应根据设备基频、拟建场地类别、抗震设防烈度和设计地震分组等参数进行选择，应符合场地需求反应谱，宜采用符合场地需求谱的人工波作为输人。具体要求如下：a）采用天然地震动作为输人时，输人地震动的反应谱频率范围应涵盖在设备基频的90%～110%，与需求反应谱误差应不大于10%(5%阻尼比反应谱）；b）台面输出加速度反应谱在设备基频处实测值与需求反应谱误差应不大于10%（5%阻尼比反应谱）。
4.4.2加速度时程宜选择天然强震动、根据需求反应谱调幅后的强震记录及根据拟建场地特性拟合的人工地震动。强震段（指从曲线开始达到最大值25%到最后下降到最大值25%的时间历程）持续时间应大于20s。
选用人工地震动时，其持续时间应大于设备基本周期的10倍。4
GB/T42558.1-2023
4.4.3对于基频低于1Hz的设备，宜延长采样时间以减小基识别时的误差，不宜采用自动结束式采样。总采样时长应大于t二40/f。（f。为设备基频）；在白噪声输人工况，总采样时长宜大于t=8/（。×)($为结构阻尼比）。
4.4.4对斜向布置的悬臂电气设备和悬吊式设备，应同时输人水平双向（X、Y)以及竖向（Z)共3个方向地震动时程。
4.4.5白噪声激励法的白噪声输人条件如下。a）白噪声频段应覆盖设备基频，其频段下限应小于设备基频的75%，其频段上限应大于33Hz；b）白噪声加速度峰值根据设备刚度确定。加速度峰值宜取0.5m/s2～0.8m/s，对于带有减隔震装置的设备，白噪声加速度峰值宜减小至0.1m/s2。4.4.6采用振动台进行模拟地震试验，地震动输人需要考虑水平双向（X、Y)以及竖向（Z)共3个方向输人时，三向输入地震动加速度峰值比为X：Y：Z=1.00：0.85：0.65其最大单向加速度峰值按表2取值。X向应为电气设备抗震性能弱轴方向。表2振动台输入地震加速度时程的最大单向加速度峰值单位为米每二次方秒
地震影响
多避地震
设防地露
罕遇地震
0.35(0.55)
0.98(1.47)
2.20(3.10)
0.70(1.10)
1.98(2.94)
4.00(5.10)
注：括号内数值为设计基本地震加速度为1.5m/s(7度)和3.0m/s2(8度)地区。场地需求反应谱参数按以下步骤计算。4.4.7
a）水平地震影响系数最大值αmax：与设计基本地震加速度相对应的水平地震影响系数最大值取值见表3。
表3水平地震影响系数最大值αmax抗震设防烈度
设计基本地震加速度对应的
地震影响系数最大值
设计地震加速度对应的bzxz.net
地震影响系数最大值
：其数值分别对应设计基本地震加速度为1.0m/s°和2.0m/s2的地区。。其数值分别对应设计基本地震加速度为1.5m/s°和3.0m/s的地区。0.50*
b）地震影响系数取值：计算地震作用的地震影响系数曲线如图1所示。8度
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标引符号说明：
α smx
水平地震影响系数；
a(T,T)n2smas
考虑场地调整的水平地影响系数最大值；-结构自振周期，单位为秒(s)；曲线下降段的衰减指数；
直线下降段的下降斜率调整系数，小于0时取0；阻尼调整系数，小于0.55时取0.55；aα=[n,0.2r-n(T-5T,)]amx
计算地震影响系数所带的特征周期，单位为秒(s)，根据电气设备所在地的设计地震分组和场地类别按表4取值，场地类别不明确时取0.9s。图1地震影响系数曲线
表4特征周期值
单位为秒
设计地履分组
第一组
第二组
第三组
图1中形状参数应符合下列规定：c
·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T的区段；
·曲线下降段，自T，至5T，的区段；直线下降段，自5T至6.0s区段。场地类别
周期大于6.0s的结构所采用的地震影响系数应专门研究。地露影响系数曲线表达式按公式(1)～公式(4)计算。6
式中：
0.4 + 2 - 0.4。
2αmax
[n20.27 - m(T 4.5)Jαmax
(0≤T0.03)
(0.03 ≤ T<0.1)
(0.1≤T<0.9)
(0.9≤T<4.5)
(4.5≤T<6.0)
1 = 0.02 + 0.05 -
水平地震影响系数最大值；
结构阻尼比。
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·（1）
...（2)
（3）
·（4）
d）根据不同场地类型，应按照公式(5)对图1中的地影响系数最大值进行调整：αsmax=3αmax
式中：
地震影响系数最大值场地调整系数，其取值按照表5的规定。表5地震影响系数最大值场地调整系数场地类别
4.5受试设备分类
地震影响系数最大值场地调整系数1.47m/s
2.94m/s3. a*
进行振动台试验的设备按照结构形式、固定和安装方式可分为5类，如表6所示。表6受试设备分类
受试设备类别
悬吊类
支柱类
套管-箱体类
斜向长套管类
其他类设备
悬吊换流阀、直流滤波器
交/直流关键设备
（5）
≥3.92 m/s2
交流断路器、直流旁路开关、直流转换开关、直流断路器、旁路开关、直流高速开关（HSS）、直流隔离开关、直流避雷器、直流电压测量装置、直流电流测量装置、直流耦合电容器、直流支柱绝缘子、支撑式换流阀、干式电抗器换流变压器网侧、阀侧套管，站用变压器套管，(油浸式、充气式)套管、油式电抗器直流穿墙套管、斜向换流变压器套管气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）、阀冷系统、控制柜7
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