6.4 抗震试验

6.4.1 随着有限元理论水平及计算机仿真水平的不断提高，我们可以越来越多地依赖计算机仿真对电气设施的抗震能力进行验证，尽管如此，对于电气设备特别是高压电器和电瓷产品，由于其材料参数的离散性与非线性、阻尼比的不确定性、连接方式的复杂性、安装工艺的差异性等原因，对于新型产品还是应首先通过地震台试验进行验证，另一方面也是对仿真模型的准确性的验证，该仿真模型可用于针对改型不大的设备的抗震能力验证。
    随着我国大型振动台的发展，除大型变压器、电抗器本体及长跨结构的电气装置外，一般均可进行原型设备带支架的试验。
    对于变压器、电抗器套管可采用仅对套管进行试验，再乘以变压器、电抗器本体的动力响应放大系数。
    对于长跨结构如管型母线等可采用模型试验。日本曾对500kV支持式铝管母线进行了1/4模型试验。

6.4.2 试件的动力性能与抗震试验结果直接相关，因此试验时应保证其动力性能与实际运行条件一致。

6.4.3 电气设备和电气装置抗震强度验证以两个主轴方向上设备根部和其他危险断面处产生的最大应力值能否满足要求为主要内容。
    有些电气设备的X轴、Y轴方向的结构是不对称的，两个轴向的动力特性和动力响应也不一样，实际地震波的运动方向也不是固定的，故应分别进行X轴、Y轴抗震试验。

6.4.4 实际地震波包含有水平和竖向两个方面的加速度同时作用。日本东京电力株式会社曾对275kV空气断路器进行过水平、竖向双向振动试验。由于断路器水平和竖向的自振频率不同，故输入的正弦波的波数不同，其试验主要参数及结果如表3所示。

表3 日本水平、竖向双向振动试验主要参数及结果

    日本东京电力株式会社试验结果表明，水平、竖向同时振动与仅水平振动的动力反应有放大的，也有减少的。日本东京电力株式会社试验结论认为：对于ABM 型275kV 空气断路器及与其结构相同的电气设备，当考虑水平和竖向双向地震力同时作用时，其动力反应值比仅进行水平单向地震作用时增大10%为宜。
    大多数电气设备对竖向地震作用不太敏感，且耐受垂直力的抗压抗拉强度大，不一定都要进行水平和竖向双向试验。对于少数电气设备和电气装置如穿墙套管、长跨母线装置等，对竖向地震反应较敏感，宜进行水平和竖向双向试验。

6.4.5 IEC、日本、法国等除采用反应谱法外，也同时规定可采用动力时程分析法。世界各国电气设备电气抗震试验所采用的波形不同，目前所采用的主要波形有单频波和多频波两类。
    所谓单频波就是试验波形中仅有一个振动频率。电气设备抗震试验用的单频波的主要波形有：
    (1) 连续正弦波；
    (2) 正弦共振n波(n=2，3，4…)；
    (3) 正弦共振调幅波；
    (4) 正弦共振拍波(即多个正弦共振调幅波串)。
    多频波就是波形中含有多个甚至成百上千不同频率的振动波形。电气设备抗震试验用的多频波的主要波形有：
    (1)随机波；
    (2) 时程反应谱波；
    (3) 实际地震波。
    对于原型电气设备带支架体系和原型电气装置体系即比较接近实际运行状态，振动台以输入人工合成地震波比较合理。而仅对设备本体进行抗震试验里，振动台输入应考虑支架的动力放大作用。
    另一方面，一般支架对地震波有滤波作用，传到设备底部时已近似为接近设备频率的正弦波，故也可采用正弦波作为地震输入。日本以正弦共振3波作为考核波，IEC等采用5个正弦共振调幅5波组成的调幅波串进行动力时程分析。本规范参照IEC标准，推荐规范图6.4.5所示波形，各时程加速度值亦采用IEC标准经计算分析，正弦共振调幅5波与正弦共振3波的反应基本一致，以Y₁₀W₅-444型避雷器带支架体系的避雷器根部应力计算结果为例，正弦共振3波0.3g为正弦共振调幅5波0.3g的1.04倍。日本《电气设备抗震设计指南》中以正弦共振2波与实际地震等效，共振3波为2 波的1.3倍。而通过计算分析和试验研究，并参考IEC 文件和日本的标准，提出由式(6.4.5-1)及式(6.4.5-2)确定的地面运动最大水平加速度值作为用正弦共振调幅5波进行抗震计算的标准值。
    本规范对原2s的拍间间隔做出修改，根据体系的基频和阻尼比确定拍间间隔，避免各拍的叠加效应。

6.4.6 为提高电气设备和电气装置抗震验证试验的准确性和便于对试验数据进行分析，特提出测点布置和数据采集的要求。

6.4.7 抗震强度验证试验的评价方法与抗震强度验算原则一致。