NB／T 10687-2021  高原用高地震烈度条件高压直流设备选型检验规范

7.3.2使用时程分析法的动态分析

根据问题的复杂性，通常可应用以下叠加方式： a）分别计算x、y、z三个方向的地震分量（其中x和y为水平方向，z为垂直方向）所引起的最大 响应，求水平方向和垂直方向平方和的平方根，即(x+z)/2和(2+z2)/2，选较大者用于设备 应力计算。 b）计算一个水平方向和垂直方向（x与z）的地震分量所引起的最大响应，然后计算另一个水平方 向和垂直方向（y与z）的地震分量所引起的最大响应，这意味着对每步计算后所有的力、应力 代数叠加，取较大者用于设备的应力计算。 采用时程分析法进行高压直流设备抗震性能校验的详细过程可参照GB50260执行，土800kV换流 800kV直流穿墙套管抗震响应分析见附录B。

7.3.3使用反应谱法的动态分析

利用反应谱法进行高压直流设备抗震性能校验时，应力计算程序是在沿直流设备主轴方向的正交 系坐标下描述的：x和y为水平方向，z为垂直方向。在各模态频率处计算某一方向的应力值给排水图纸，求其 平方和再取平方根，即可求得直流设备在该方向的最大应力值。（x，z）、（y，z）面内的最大应力值 可分别由x、z或y、z方向最大应力值的平方和的平方根求得，两者中的较大者用于高压直流设备的 应力计算。 采用反应谱法进行高压直流设备抗震性能校验的详细过程可参照GB50260执行。

8.1抗震试验的设备及分类

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8.1.1对新型高压直流设备或改型较大的高压直流设备，应采取地震模拟振动台试验，以验证其抗震能 力。换流变压器套管、直流穿墙套管、直流开关设备、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、直流支柱绝缘子等均优先采用地震模拟振动台试验方式。 8.1.2对于因尺寸、质量或复杂性等原因而不具备整体试验条件的高压直流设备，或已经通过试验而又 改型不大的高压直流设备，可采用部分试验或试验与校验相结合的方法进行抗震性能验证。换流变压器、 换流阀、油式平波电抗器、干式平波电抗器和直流电容器塔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。 8.1.3开展地震模拟振动台试验的高压直流设备按照结构形式和安装形态可分为5种类型： a）第1类：垂直固定于换流变压器本体上的直流设备（如换流变压器网侧套管）。 b）第2类：换流变压器阀侧套管、直流穿墙套管（倾斜固定于换流变压器、阀厅墙上）。 c）第3类：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（垂直固定于

a）第1类：垂直固定于换流变压器本体上的直流设备（如换流变压器网侧套管）。 b） 第2类：换流变压器阀侧套管、直流穿墙套管（倾斜固定于换流变压器、阀厅墙上）。 c） 第3类：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（垂直固定于 支柱上）。 d） 第4类：直流开关设备（整体设备）。 e）第5类：垂直支撑的刚性设备（如直流支柱绝缘子）

3.2抗震试验的一般原贝

进行地震模拟振动台试验时，应遵守以下原则： a）地震模拟振动台试验时，将高压直流设备安装在地震模拟振动台上，利用地震模拟振动台输 入一地震波（必须包含高压直流换流站所在地区的特征波），检测高压直流设备在地震作用 下各部位的动力反应。 b）地震模拟振动台试验时，高压直流设备在地震模拟振动台上的安装方式应与现场运行时的形态 一致，否则需要确定试验时的安装方式不会对被试设备的动力特性造成影响。 c）地震模拟振动台试验时，高压直流设备上的测点布置应根据设备的结构形式、试验要求等确定， 测点布置应能全面反映被试设备的动态响应和关键部位的应变、加速度、位移等响应，宜在被 试设备的底部、顶部和结构特性有明显变化的位置布置传感器。所有测点的数值应同时记录和 采集。 d）高压直流设备抗震性能试验应分别在两个主轴方向上检验危险断面处的应力值。对于对称结构 的高压直流设备，可只对一个方向进行验证试验。 e） 对横向布置的直流穿墙套管等大跨度、长悬臂电气设备，宜采用水平和竖向主轴同时输入地震 波进行验证试验， f 高压直流设备的试验支架设计参数已知时，应将试验支架和被试设备作为一个整体进行试验。 试验支架设计参数未知时，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。 g）高压直流设备抗震性能试验的试验评定程序按GB/T2424.25、GB/T2423.48进行。

8.3抗震试验方法和要求

整体试验。换流变压器网侧套管属长悬臂电气设备，应输入考虑竖直向地震作用的地震波进行 抗震试验时的地震强烈程度应是套管法兰上的规定响应谱或是加速度峰值。具体的抗震试验方 求按照附录C的规定执行。

第2类设备均为倾斜安装，换流变压器阀侧套管倾斜固定于换流变压器上，直流穿墙套管倾斜固定 于阀厅墙上。换流变压器阀侧套管和直流穿墙套管进行抗震性能试验时，被试套管应按照实际运行中的 倾斜角度安装于刚性支架上进行整体试验。具体的抗震试验方法和要求按照附录C的规定执行，土800kV 换流站800kV直流穿墙套管抗震试验见附录D。

第3类设备垂直安装在固定支柱或绝缘子上，在进行抗震性能试验时，被试设备应垂直安装于刚性 支架上进行整体试验，刚性支架的高度应根据被试设备运行中实际支架或绝缘子的高度而定。具体的抗 震试验方法和要求按照附录C的规定执行。

直流开关设备包括直流断路器、直流旁路开关和直流隔离开关。直流开关设备的抗震性能试验应验 证直流开关设备及其辅助和控制装置耐受地震应力的能力。如果辅助和控制装置安装在单独的构架上， 可单独进行验证；如果直流开关设备不能在自身的构架上进行试验，应分析确定构架的动态作用。具体 的抗震试验方法和要求按照附录C的规定执行。

第5类设备宜在地震模拟振动台上进行整体抗震试验。对于实际工程中垂直安装的直流支柱绝缘子， 直流支柱绝缘子应垂直固定于地震模拟振动台上开展抗震试验；对于实际工程中非垂直安装的直流支柱 绝缘子，直流支柱绝缘子在地震模拟振动台上的固定方向应与其实际运行中的安装方向一致。具体的抗 震试验方法和要求按照附录C的规定执行。

9抗震试验后的性能诊断试验

高压直流设备抗震试验后，应增加性能诊断试验和检查，以判断高压直流设备的电气性能 能、密封性能（如有）的变化情况。在高原自然环境条件或人工模拟高原环境条件下，其值推 品相应标准规定。当试验地点海拔与使用地点海拔不同时，按GB/T20626.1规定进行海拔修

套管包括换流变压器网侧套管、阀侧 a）介质损耗因数和电容量测量； b）电容式套管试验端子绝缘试验： c）局部放电试验； d）干式雷电冲击试验； e）干式工频耐压试验； f）密封性试验； g）SF。套管气体试验；

h）悬臂负荷耐受试验。 试验结果应满足GB/T22674的相关要求。

直流避雷器的性能诊断试验应包含如下试验项目： a）工频参考电压试验； b) 直流参考电压试验； c) 热稳定试验； d) 泄漏电流试验； e) 拉伸负荷试验； f) 抗弯负荷试验； 密封性试验。 试验结果应满足GB/T25083要求。

9.4直流电压测量装置、直流电流测量装

直流测量装置的性能诊断试验应包含如下试验项目： a）工频耐压试验； b）局部放电试验； c）变比测量； d）电容量和介质损耗因数测量（如适用)； e）密封性试验。 试验结果应满足GB/T26217、DL/T725要求

d）电容量和介质损耗因数测量（如适用）； e）密封性试验。 试验结果应满足GB/T26217、DL/T725要求。 直流电容器 直流电容器的性能诊断试验应包含如下试验项目： a）电容量测量； b）介质损耗因数测量； c）端子间交流耐压试验； d）端子与外壳间交流耐压试验； e）端子与外壳间雷电冲击电压试验； f）局部放电试验； g）密封性试验。 试验结果应满足GB/T20994要求

直流开关设备的性能诊断试验应包含如下试验项目： 分闸时间测量； b）合闸时间测量； 各断口之间的时间差（多断口开关）测量； d） 极间的时间差（如果多极开关被试）测量； e）气体或液体的密封性试验； f 主回路电阻测量； g）额定电压下辅助和控制回路电气连续性检查。

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试验结果应满足GB/T25091、NB/T42107要寸

直流支柱绝缘子的性能诊断试 验应包含下试验项白 a）雷电冲击试验； b）操作冲击试验； c）直流耐压试验； d）弯曲强度测量： e） 扭转强度测量； f 直流支柱绝缘子在抗震试验后可进行拟静力试验，根据试验后的白噪声扫频和试验中绝缘子的 最大应力判断设备或绝缘子有无结构性损伤。 试验结果应满足DL/T1472.1要求。

高海拔对高压直流设备抗震的影响及其修正方

，换流站内空气的绝缘强度随之降低，换流站内高压直 流设备外绝缘的起始放电电压下降。根据GB/T20626.1的规定，对于高压输变电设备的外绝缘，海拔每 升高100m，绝缘介电强度需考虑提高约1%。 为保证海拔超过1000m的高压直流换流站内高压直流设备的外绝缘耐受电压能满足要求，通常要 求适当增加其电弧距离。 由于高海拔地区高压直流设备外绝缘的电弧距离需加长，即其外部绝缘部件的长度增加，对高压直 流设备的抗震性能产生不利影响。因此，在高海拔、高地震烈度条件下，高压直流设备选型时要综合考 虑高海拔和高地震烈度的双重影响

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某+800kV换流站800kV直流穿墙套管抗震响应分析

该换流站抗震校验条件：抗震烈度为9度，水平地震动峰值加速度为0.4g，垂直加速度为0.26g。 在不同的振动激励情况下，分别提取结构顶部的套管本体加速度及位移时程响应和套管根部等关键 部位的应力时程响应。

B.2直流穿墙套管信息

直流穿墙套管型号分为阀厅外和阀厅内两部分，中间为法兰，套管的外形尺寸如图B.1所示。

图B.1800kV直流穿墙套管外形图

B.3.1Elcentro波三向输入

当三向输入加速度峰值分别为0.4g、0.34g、0.26g的Elcentro波时，外侧套管和内侧套管 移时程响应如图B.2所示。

图B.2套管顶部位移时程响应

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当三向输入加速度峰值分别为0.4g、0.34g、0.26g的Elcentro波时，外侧套管和内侧套管顶部 程响应如图B.3、图B.4所示。

外侧套管顶部的加速度时

B.3.2Landers波三向输入

内侧套管顶部的加速度

）外侧套管顶部x方向

图B.5套管顶部位移时程响应

图B.6外侧套管顶部的加速度时程响应

B.3.3人工波三向输入

图B.7内侧套管顶部的加速度时程响应

当三向输入加速度峰值分别为0.4g、0.34g、0.26g的人工波时，外侧和内侧套管的顶部位移时 图B.8所示。

a）外侧套管顶部x方向

图B.8套管顶部位移时程响应

图B.9外侧套管顶部的加速度时程响应

图B.10内侧套管顶部的加速度时程响应

附录C （规范性） 高压直流设备抗震性能试验方法步骤

第1类设备的抗震试验内容和步骤如下： a）进行抗震试验前的检查。 b）测点布置：换流变压器网侧套管抗震试验的测试参数应包括加速度和应变，位移可由加速度计 确定，应变由应变计确定。加速度计宜优先布置在套管的顶部、底部、法兰等加速度和形变反 应大的部位，在试验支架上也宜布置1组～2组加速度传感器；应变计宜布置在套管绝缘外套 的根部，沿套管外径均匀布置。 c 白噪声扫频试验：测定套管的自振频率和阻尼比。 d）人工合成地震波试验：低水平地震（可进行多次），对地震波进行迭代，满足反应谱容差控制要 求。 e） 白噪声扫频试验：检验套管是否有结构性损伤。 人工合成地震波试验：一次高水平地震，测定套管在换流站站址设防要求水平加速度条件下的 地震响应（加速度、应变、位移等）。 g）.白噪声扫频试验：检验套管是否有结构性损伤。 h）抗震试验后进行套管外观检查：检查套管是否有开裂、渗漏、变形现象

C.2 第 2 类设备

第2类设备抗震试验的流程与第1类设备一致，试验过程中的注意事项如下： a） 换流变压器阀侧套管抗震试验时的加速度计与应变计布置方式与换流变压器网侧套管抗震试验 时的布置方式类似，在套管顶部、法兰、根部及试验支架上布置合适组数的加速度计，在被试 套管法兰处沿套管外径均匀布置应变计。 6 直流穿墙套管分为阀厅外和阀厅内两部分，中部对接位置为其抗震薄弱点，因此抗震试验时应 在直流穿墙套管两端、中部对接结构两侧及试验支架上布置加速度计，在直流穿墙套管中部对 接结构两侧各设置1组应变计，应变计沿套管外径均匀分布。

C.3 第 3 类设备

第3类设备抗震试验的流程与第1类设备基本相同，试验过程中的注意事项如下： a）在被试设备的顶部、底部、中部法兰（如有）及试验支架上设置加速度计，测量动力放大系数、 基频、振型及阻尼比。 b 在被试设备的根部设置应变计，测量设备根部应力响应。对于复合外套高压直流设备，应变计 宜设置在内部套简上。 在被试设备顶部设置位移计，测量设备顶部位移响应。当被试设备高度过大难以设置位移计时， 可采用加速度计、三维激光位移计或视频捕捉方法测量其顶部位移，

关设备及其辅助和控制装置应在合闸位置、分闸位置分别进行抗震试验，每一个抗震试验项 行主回路电阻测试及开关5次手动分合操作。

NB/T10687202

NB/T106872021 直流开关设备抗震试验的频率范围、试验加速度、试验顺序等参照GB/T13540执行，试验程序应符 合GB/T2424.25的要求。

第5类设备开展抗震试验的流程与第1类设备基本相同，试验过程中的注意事项如下： a）在直流支柱绝缘子的顶部、底部和中部法兰（如有）处设置加速度计，必要时可在直流支柱绝 缘子的中心位置设置加速度计。每处宜布置2个～3个加速度计，.沿直流支柱绝缘子外径均匀 分布。 b 在直流支柱绝缘子的项部、底部和中间法兰（如有）处设置应变计。每处宜布置3个4个应 变计，沿直流支柱绝缘子外径均匀分布。 C 在直流支柱绝缘子的顶部和地震模拟振动台的台面上布置位移测量装置。可采用拉线位移计、 激光位移计、加速度计或速度计位移测量方法，摄像位移测量方法进行位移测量。

直流穿墙套管在试验台上的布置方式如图D.1所

NB/T106872021

附录D （资料性） 某土800kV换流站800kV直流穿墙套管抗震试验

工程计价标准规范范本图D.1抗震试验中的直流穿墙套管和阻尼系统示意图

套管和支架上布置21个应变式加速度计，其中x向、向及z向各7个，穿墙套管上安装12 拟振动台的台面上安装9个加速度计。抗震试验中的加速度测点布置示意图如图D.2所示， 的应变测点布置示意图如图D.3所示

图D.2抗震试验中的加速度测点布置示意图

震试验中的应变测点布置

以换流站所在地合成波三向作为振动 加速度及应变测点的 反应谱（TRS）与要求反应谱（RRS） 时程曲线如图D.5所示

图D.4试验反应谱（TRS）与要求反应谱（RRS）

图D.5三向加速度时程曲线

TZZB标准规范范本GB50011一2010建筑抗震设计规范（2016年版

中华人民共和国 能源行业标准 高原用高地震烈度条件高压直流设备 选型检验规范 NB/T 10687—2021