电气抗震设计例1

引言

尽管当前变电站电气设备分级抗震设防成为趋势，还得到了我国政府有关部门在政策和资金方面的支持，但是大部分电力企业的经营管理者并不了解电气设备分级抗震设防的重要性，而国内电气设备抗震考核水平偏低，从而导致变电站电气设备的运行出现问题。所以，本文从变电站电气设备分级抗震研究的现状入手，对变电站电气设备的抗震设计和分级抗震设防原则进行分析和研究。

1变电站电气设备分级抗震设防原则研究的概况

虽然变电站电气设备分级抗震设防原则的研究状况良好，其研究成果和应用表现也得到了工作人员和设计人员的认可和重视，但还是会受到传统观念和管理模式的限制，使得变电站电气设备分级抗震设防的发展陷入迟滞，影响了电力系统的正常和安全运行，长此以往不利于变电站电气设备抗震能力的提高。为了更好地落实变电站电气设备分级抗震设防原则，首先需要对研究概况进行了解，特别是要分析电气设备的抗震现状、抗震级别的标准、研究意义等，才能为变电站电气设备分级抗震设防原则的应用奠定良好的基础。

1．1国内外变电站电气设备抗震研究的现状

目前国内外变电站电气设备受到地震危害的状况较多，其主要原因和具体表现如下。第一，变电站电气设备震害与瓷套管主要材料有关，这种整体呈长细状、重心较高、强度不足的材料容易产生不协调变形，从而导致脆性断裂;高压电瓷型电气设备的固有频率与地震波的卓越频率相近，发生共振时会加大设备破坏率。第二，电气设备震害表现多为断路器瓷套管根部断裂、避雷器瓷套管底部断裂、隔离开关瓷套管根部发生脆性折断等。国内外研究人员还结合实际情况对电气设备抗震、减隔震技术和设备进行研究，但是我国相关研究还处于起步阶段，与国外研究成果相比还有较大的差距。

1．2国内外变电站电气设备抗震级别的相关标准

目前许多国家都对电气设备进行了抗震规范，规定了抗震等级和设防目标，但是国内外的规定和标准有所不同，具体的差别包括以下几个方面的内容。一方面，国外电气设备分级抗震设防一般按照设立等级的方式进行，并且结合国家实际情况而有所差别，比如日本只设立一个等级就与国土面积狭小和地震类型单一的情况有关;美国IEE693规范设立了高、中、低三个等级，这是在50年超越概率2%的抗震设防水准上进行分级的;另一方面，我国大部分规范中以50年超越概率10%为设防水准，但是抗震级别的规定不统一的情况比较严重，使得简化设计程序，节约生产成本，改善设备调用的时间性的优点无法体现，所以变电站电气设备分级抗震设防是非常重要的。

1．3变电站电气设备抗震研究的意义

人们的生产生活对于电力的依赖性越来越强，对保证生活质量和提高生活水平有着重要意义。一旦强烈的地震对电力系统的运行产生消极影响，那么变电站电气设备损坏占据的比例就比较大，威胁到人们的生命和财产安全，所以提高变电站电气设备抗震能力是必要的，也是电力系统正常运行的可靠保障。由于破坏电力体系会引发停水、停电、火灾、通信中断等次生问题，出现不可避免的经济损失，提高城市电网体系生命线工程的抗震能力成为研究的重点，也对我国城市现代化建设有着重要的现实意义。

2变电站电气设备分级抗震设防原则的应用

根据变电站电气设备分级抗震设防原则研究概况，可以得知国内外电气设备抗震水平有差距，相关的抗震标准和规范也不同，那么就需要结合实际情况来应用变电站电气设备分级抗震设防原则。基对变电站电气设备分级抗震设防原则研究的了解，尝试从变电站电气设备抗震设防分级的设计与应用，变电站电气设备抗震可靠度，分级抗震原理与技术等方面进行分析是切实可行的，总结出有用的经验和教训，才能发挥分级抗震设防的重要作用，提高变电站电气设备的抗震能力与水平，逐步完成电力系统安全运行的任务。

2．1变电站电气设备抗震设防分级的设计与应用

为了更好地落实和应用变电站电气设备分级抗震设防原则，首先需要设立并确定好电气设备抗震设防分级，才能有效保证变电站电气设备分级设防抗震效果。根据《中国地震动参数区划图》的要求，结合《电力设施抗震设立规范》的规定，再通过对典型电气设备可靠度进行分析，可以将电气设备的抗震能力分为三级:0．1g及以下为第一级低等抗震考核水平，对于220kV及以下电气设备在Ⅷ度及以上时应进行抗震设计;0．1～0．4g为第二级中等抗震考核水平，0．4g以上为第三级高等抗震考核水平。

2．2变电站电气设备抗震可靠度的分析

由于变电站电气设备经常发生脆性破坏，影响了电力系统的正常运行，所以要选择典型的电气设备进行抗震可靠度的分析，为变电站电气设备分级抗震设防提供理论依据。结合相关研究和案例，可以发现加速度为0．1g时设备可靠率可以达到100%;0．4g时在20%～40%，电气设备为中等破坏程度;0．6g时降低到10%以下，电气设备处于严重破坏程度。根据普通瓷和高强瓷材料的避雷器与合理开关抗震度的表现，可以得知高强瓷能够提高抗震可靠度，保证变电站电气设备安全运行，对促进变电站电气设备分级抗震设防有着积极作用。

3变电站电气设备分级抗震设防的应对策略

基于对变电站电气设备分级抗震设防原则应用表现的了解，为了减少不必要的风险和损失，就要对变电站电气设备分级抗震的应对策略进行研究，保证供电企业的经济效益和社会效益。针对变电站电气设备分级抗震的经验，变电站电气设备分级抗震设计的建议进行分析，使得相关标准和措施能够提高电气设备的抗震水平，降低地震灾害对变电站电气设备的伤害，有效解决了变电站电气设备抗震的薄弱环节。

3．1变电站电气设备分级抗震设防的经验

我国变电站电气设备分级抗震设防能力有限，电气设备抗震能力不足，所以需要总结出变电站电气设备分级抗震设防的经验和对策，在调整和改进下解决并处理好不足之处和薄弱环节。第一，建立电力系统抵抗地震灾害的数据库，收集国内外地震灾害的统计资料，评估不同区域电力系统抗震可靠性和危险性，健全全国各地地震应急响应制度和快速恢复机制。第二，研究各个抗震设计方法对变电站电气设备的影响和抗震效果，选择抗震可靠性好的材料进行应用。第三，加强设备瓷套管的强度，采用减震器或者隔震器，保护好电气设备与支承柱的连接。

3．2变电站电气设备分级抗震设防设计的建议

除了上述几个方面的内容，研究变电站电气设备分级抗震设防原则还要注意其抗震设计，针对不同类型的电气设备进行设计上的调整和改进，发挥电气设备的抗震作用和自身优势。举例来说，变压器、开关柜、蓄电池等浮放设备，应利用拉绳来加强设备本体和基础的连接，才能防止出现滑移，倾倒等震害现象。由此可见，在设计变电站电气设备分级抗震设立时，研究人员需要对其材料，环境等影响因素多加注意和重视。

4结语

研究变电站电气设备分级抗震设防原则是符合国内外电力工程发展趋势，在了解电气设备分级抗震设防原则的同时发现了相关规范和标准中的不足之处，并利用有效的抗震设计和策略进行弥补和调整，使得变电站电气设备抗震设防分级得以实现，为电力行业和供电企业的发展做出了重要的贡献。为了配合当前阶段分级抗震设防的趋势，满足人们对于变电站电气设备良好运行的要求，才能提高变电站电气设备抗震考核水平，保证电气设备运行的经济效益和社会效益。讨论变电站电气设备分级抗震设防原则不仅促进了相关问题的解决，还为变电站电气设备分级抗震设防未来的发展和创新提供了新思路。

参考文献:

［1］燕妮，韩军锋．电气设备抗震措施研究［J］．通讯世界，2016(17)．

电气抗震设计例2

【关键词】变电站 移动 车载变电站

车载移动变电站属于电力系统中的特殊变电站，是一种有效的应急供电设计，是“电力系统突发事件应急预案”的重要组成部分。主要由平板拖车、抗震型高压侧组合电器、抗震型低高度变压器、抗震型中开关系统以及相应的自动化控制保护系统等构成，具备运输方便、灵活可靠等特点，能在数小时内投入运行，可在事故、抢修和自然灾害等情况下，迅速替代常规变电站，发挥应急供电的作用。车载移动变电站具有非常好的灵活性、使用方便、操作简单，选址灵活、运输方便，投资成本少，见效快，可提供不间断的送电，快速性。并且具有极其重要的特殊应急意义。

1 车载移动变电站定义

车载移动变电站属于电力系统特殊变电站的制造技术领域，根据需要，车载移动变电站由两个以上车载设备组成，其中包括高压车载变电站设备、中压车载成套设备、车载电容器设备、车载自动化通信设备、移动值班车等，主要由半挂车活平板拖车、抗震型高压组合电器、抗震型低高度变压器、站用电源系统等互相连接构成。

2 车载移动变电站设计

车载移动变电站是一个集一、二次设备于一体的组合设备，他首先应当安全，可靠，其次应当使用快捷，方便，还应当便于运输和迁移。其中技术指标就是抗震，防腐，抗干扰性能。车载移动变电站的电气设备都与通常的固定设备有较大区别。很多实例证明，使用常规电气设备拼凑起来的车载移动变电站的性能远不能适应“车载”和“移动”的使用要求。

目前，我国还没有颁布车载移动变电站电气设备抗震标准规范和具体要求。因此，专业设计中对抗震的要求缺乏有力的依据。车载移动变电站设备除电站底盘和变压器在刚度计算和应力复核时考虑震动作用力外，其他设备考虑的很少，甚至根本没有考虑。经与辅机设备制造厂交流，震动设防烈度要求与设备本身设计是基本一样，重点考虑的是设备的布置，连接和防雷，抗腐蚀等方面的技术要求，特别是在车载移动变电站行驶时的震动力的影响。特别注意的是如何确保车载移动变电站运行地点更换后的立即投入电网的要求，这也是移动变电站特殊运行环境的要求。

3 车载移动变电站的抗震设计原则

车载移动变电站的制造应根据在特定的地区环境、经常行驶的道路等级和最长的运输距离作为设计条件，分为市区用车载移动变电站和野外用车车载移动变电站。所有设备保持完好状态，可以使车载移动变电站到达目的地后迅速投入电网运行。

（1）为提高车载移动变电站的整天抗震能力，变电站中所有的电气设备都需要明确相应的抗震参数。

（2）各个主设备支撑架设计应牢固，每个整体设备应尽量采用同一个支撑架，并且要与车体钢构件形成可靠的连接方式，避免采用无支撑架的安装方式。

（3）车载移动变电站中断路器的可靠动作受自动化设备的影响很大，为保证断路器的正确动作，必须使自动化装置结构、布置配线、柜体选料等方面有足够的抗震能力，从而保证经常性震动后在整提结构和机柜间连接不发生松动才能保证开关的正确动作。

（4）金属材料的力学特性决定了其有较强的抗冲击、震动等动荷载的能力，依据所采用设计规范，材料屈服强度极限和容许应力之间尚有1.5～2.0的安全系数，超设计载荷的能力较强。

（5）在车载移动变电站行驶过程中，因道路状况而受到震动时，电气设备安装的金属构架及相关的加固点不应发生变形和损坏。

（6）车载移动变电站变压器选型和布置方面，应设法降低高度，尽量减轻车辆承受载重。固定变压器的基础应当与车体连接应牢固可靠，防止震动移位。变压器、高压组合电器、中压保护控制小室于车体间均设置可靠基础的连接螺栓，并有防震脱离装置，确保在震动时不发生松动。

（7）多于高压开关设备、避雷器等，要尽量降低他们的安装位置和重心位置，改变细长比。为了防止断路器各相间及操动机构发生移动，多于断路器及其操动机构的基础，要尽量设置在同一个底板上面。

4 移动变电站的电气设备设计原则

车载移动变电站电气设备要遵循“确保安全、留有裕度”的原则，确保车载移动变电站电气设备及辅助设备子啊设计工况下满足“到达目的地时，基本完好，短时间可以投入电网”的要求。最大限度减少故障的几率。车载移动变电站长距离运输承受大震动后电气设备应具备几种情况：

（1）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动大于校核震工况时，必须对所有电气设备进行全面的检查和必要的机械和电气实验，实验合格并对发现的缺陷进行处理后方可投入运行。

（2）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动达到校核震工况时：车载移动变电站电气设备可以运行；但必须事先仔细对相关设备进行外观检查和安排简单的实验，确认无问题后方可将设备投入运行。

（3）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动小于校核震工况时，也应该进行外观检查和必要的试验，根据检查试验情况进行必要的维护后即可恢复使用，通常情况下车载移动变电站的运输路面条件差得多，很难预料到路口环境。

（4）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动小于校核震工况时，车载移动变电站电气设备自身状态基本保持完好，可以迅速投入电网。

5 结束语

近年来，车载移动变电站在国外供电系统得到了广泛应用，在我国，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，社会各界对供电质量和不间断供电的要求日益强烈，需要电力企业进一步提高供电可靠性、减少停电时间，对车载移动变电站的需求逐渐显现。

参考文献

[1]岳保良，包红旗.电气运行[M].北京：中国水利水电出版社，1998.

[2]陈化钢.电力设备一次运行及事故处理手册[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

作者简介

刘永耀（1983-），男，河南省平顶山市人。现为许继电气股份有限公司工程师，从事营N管理工作。

龙勇（1983-），男，四川省泸州市人。现为许继电气股份有限公司工程师，从事服务管理工作。

电气抗震设计例3

隔震是抗震技术的一种， “隔震”，即隔离地震。在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层，隔离地震能量向上部结构传递。降低上部结构的地震作用，达到预期的防震要术，使建筑物的安全得到可靠的保证。它包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分。隔震包括基础隔震和层间隔震。隔震体系能够减小结构的水平地震作用，减轻结构和非结构的地震损坏。提高建筑物及其内部设施、人员在地震时的安全性，增加震后建筑物继续使用的能力，已被理论和国内外实发地震所证实。基础隔震技术是用水平力很“柔”的隔震元件将上部建筑与基础隔离，由于隔震层的刚度很小。当地震发生时，隔震层将发挥“隔”的作用，承受地震动引起的位移运动，而上部结构只作近似平动。它能有效的提高建筑物的抗震能力，目前，作为一个较为成熟的高新技术，在世界各地得到了广泛的应用。在国内，这项技术的应用目前处于起步阶段，笔者最近参与设计的唐山新文化广场项目是国内首个采用隔震技术的超高层建筑，相信随着国内建筑市场的发展，以及人们对于抗震意识认识的提高，会有越来越多的建筑物采用这项技术。

结构设计中典型位置的原理如图所示：

2 隔震技术对电气专业的影响以及电气专业在采用隔震设计的建筑物中专门设计的必要

通过对隔震技术的描述可以看出，隔震技术比较独特的地方在于“隔”，要想隔离地震，首先要将建筑物进行科学的分隔。唐山新文化广场项目是按照抗震九度进行设防，地震发生的时候，隔震层上、下两部分结构会发生相对位移以达到抗震的作用。这种相对的位移最大可以达到几十厘米，一般设计中，不用考虑相对位移的影响，建筑物内部的桥架、金属管、母线等采用的是刚性连接；在采用隔震设计的建筑物中，如果上述构件也采用刚性连接，在地震发生、产生相对位移时，这些构件本身势必会遭到破坏，会造成楼内供电中止、信号中断、设备无法使用，甚至会对建筑物本身的安全产生不良影响。因此，在采用隔震设计的建筑物中，电气相关设备也必须采用相应的隔震设计，以减少地震造成的损失、降低建筑物的维护费用。

3 电气专业隔震技术综述

目前国内现行的规范中，对电气专业隔震技术进行阐述的相对较少。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对机电设备支架的基本抗震措施进行了基本描述；另外，国家标准图集《建筑结构隔震构造详图 03SG610-1》中也列举了一些电气设备的隔震做法。其中，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第13.4.3条规定，对于有隔震装置的设备，应注意其强烈震动对连接件的影响，并防止设备和建筑结构发生谐振现象；第13.4.4条规定，管道和设备与建筑结构的连接，应能允许二者间有一定的相对变位。从一个侧面给了电气专业做隔震设计的有益提示，那就是，采用隔震设计的建筑物，电气的相关设计应主要考虑相对位置变动的影响，同时，在此类建筑中，地震时地震作用减小，对电气设备锚固的要求降低了。不过由于此类建筑中设备与楼板之间的相对位移会比常规设计的要大，强烈震动对隔震设计中的连接件的影响也会比常规设计的大很多，那么连接件是否连接牢靠，能否经得住强震的影响也就成了一个十分重要的内容。

电气专业隔震技术，主要是在隔震层对连接上部建筑与基础的相关电气原件进行软连接处理，通过软连接，吸收掉地震时建筑物上下两部分相对位移产生的能量，从而保证电气相关设备在地震中不被破坏。目前国内相关的规范、图集中涉及的相关做法主要有以下几种：

电缆入户做法（一）

如图所示，入户的位置穿结构墙体预埋入户管，电缆桥架吊装在楼板上，入户管和电缆桥架之间的电缆采用明敷，并且在长度上预留出一定的余量来（一般来说，这个余量不能小于隔震支座在罕见地震下的最大水平位移值的1.2倍，后面所属的“余量”与此要求相同）。结构专业的梁做的比较高，影响电缆走线的时候，可与结构专业协商，穿梁预埋套管，以方便电缆敷设。

电缆入户做法（二）

图示这种做法与第一种做法类似，这种做法与结构梁的高度、电缆桥架的安装高度都有关系；一般来说，在结构梁不是特别高，同时，与其它专业综合以后，电缆桥架可以在梁下安装的时候才能采用这种方式；这种方式的优点是不需要在结构的梁上预留套管，减少了专业间配合的时间，桥架安装的位置也相对自由，理论上，两个柱子之间的空间都可以用于安装桥架；不过考虑到地震时上下两部分结构的相对位移，建议采用此种安装方式时，桥架距离柱边至少留出1米的空间，并且要保证桥架的固定装置（吊杆等）均设在上层结构体上。

电缆入户做法（三）

图示为室外电缆直接引入室内配电箱的做法，上下结构体中分别做好预埋管以方便管线通过，预埋管之间电缆采用明敷，并预留一定的余量（具体要求参见第一种做法）。

避雷线连接做法

图示为防雷引下线穿过隔震层的做法。在采取隔震设计的建筑中，由于上下结构体是分离的，那么防雷引下线势必无法按照常规的做法引下跟接地体相连。这种情况下，就需要在隔震垫两侧的柱体上各做一个预埋件，导雷体（防雷引下线）通过明敷跨接在两个预埋件上，两个预埋件分别与柱子内的主筋做可靠连接。同样的，明装的导雷体（防雷引下线）也需要留出一定的余量来。

目前国内相关的规范、图集涉及到的关于电气设备的隔震措施主要有上述几种，当然了，在实际设计的过程中，可能会遇到更多的设备、元件需要做隔震，比如说密集型母线，建议进行如下处理：

如图所示，采用密集型母线进行供电的时候，密集型母线在穿过隔震层的时候改成电缆敷设，以防止地震时产生的相对位移带来的破坏。

在唐山新文化广场的项目中阅读了一些国外的隔震设计的资料，其中有一些关于电气设备的隔震设计的内容，下面摘录日本关于电力进线隔震设计的做法，以供探讨、研究。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部及中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

电气抗震设计例4

引言

核电站核岛通风空调系统对于核电站正常运行和环境保护起着重要的作用，是反应堆重要的辅助屏障系统，也是核电站的纵深防御措施之一。通风空调设备是核岛通风空调系统的重要组成部分，对于核安全级（简称核级）的通风空调设备，需要进行鉴定以验证其在规定的使用条件下具备所要求的功能能力。核岛通风空调系统的主要设备包括风机类、风阀类、空调类和净化类，因设备功能不同，这些设备类别又分为多种系列、型号和规格，选择有代表性的样机进行鉴定成为必然。文章在目前国内在建的某第三代先进压水堆核电站核岛通风空调系统关键设备的研制基础上，对鉴定样机的选择原则、鉴定方法的选择、鉴定输入条件、鉴定内容、鉴定结论进行了分析总结。

1 设备鉴定

1.1 设备鉴定的目的

根据NB/T 20036.1[1]，设备鉴定的目的是证明被鉴定设备在规定的使用条件下具备所要求的功能能力，并产生相应的证据。

1.2 设备的分级

HAF102[2]在设计总准则一章中针对核电厂的设计提出了“必须明确规定构筑物、系统和部件的全部安全功能。构筑物、系统和部件必须按其安全的重要性进行分级。”从而根据其安全级别对物项的设计和评定提出相应的鉴定要求。根据TS-X-NIEP-TCYV-DC-20001[3]，第三代先进压水堆核电站核岛通风空调设备功能安全分级、电气分级、地震分级之间的对应关系如表1所示。

1.3 设备鉴定的内容

设备鉴定包括设备的环境鉴定和抗震鉴定，只有经过设备鉴定合格的设备，才能用于核设施。环境鉴定是验证设备在正常与事故环境条件下的性能，环境鉴定包括长期正常运行工况下的老化鉴定和事故环境工况下的LOCA鉴定；抗震鉴定是验证设备在地震载荷的作用下能否正常工作，保持其要求的性能，以履行其安全功能。

针对国内在建的某第三代先进压水堆核电站核岛通风空调系统关键设备，依据该项目设备技术规格书以及相关规范标准，如TS-X-NIEP-TCYV-RN-20054[4]、BTR67C00303[5]、HAF J0053[6]、NB/T 20036.2-2011[7]、IEEE 334-2006[8]等的要求，选择了8台代表性样机。样机的选取原则是：每种类型的设备选择一台有代表性的进行鉴定，所选择的代表性样机是本类型设备系列中工况条件最恶劣的。8台样机的鉴定要求如表2所示。

1.4 设备鉴定的方法

对于设备的环境鉴定，一般采用试验方法；

对于设备的抗震鉴定，可采用试验法、分析法、相似法、经验法或以上方法的适当组合。

2 设备的环境鉴定

从表2可知，8台样机没有事故环境工况下的LOCA鉴定要求。本课题所涉及的电气设备鉴定要求均为K3。这些电气设备均按RCC-E[9]的要求进行了环境鉴定或者被已作环境鉴定的同类设备所包络。对于样机本身，需作环境鉴定的是设备中含有的一些环境敏感的非金属材料，如密封垫、脂和油漆，这些材料的环境鉴定均按NB/T 20036.3[10]规定的试验方法进行。

3 设备的抗震鉴定

3.1 抗震鉴定方法选择的一般原则

抗震鉴定方法的具体应用应遵守NB/T 20036.1[1]的要求。在选择抗震鉴定方法时宜考虑待鉴定设备的安全功能、可能的失常、可利用的鉴定资源以及设备类型、尺寸、形状、复杂性，是否实际可行，是否只凭结构完整性就可评定所要求的安全功能，结论的可靠性等。

对于非能动机械设备的抗震鉴定，选择分析法进行；对于无核电厂使用经验的能动机械设备，应采用试验法鉴定其原型设备（特殊情况除外）。

抗震分析法是采用有限元分析的方法，利用ANSYS程序计算设备的固有频率，然后采用谱分析（计算时采用的地震载荷谱为该项目同一类型同一结构型式的所有核级设备地震谱的包络谱）与静力分析相结合的方法计算设备在自重、压力、风管载荷（如有）以及地震载荷共同作用下的应力和变形，并根据相关标准进行应力评定。

抗震试验法鉴定的试验过程如下：

基准试验：检验正常运行条件下的功能，并取得基准数据；

老化试验（如有）：热老化、辐照老化、运行老化（磨损、振动）；

地震试验：规定地震条件下的振动和功能试验；

最终检验：即最后的功能试验，以便与基准试验比较。

3.2 核级通风空调设备的抗震鉴定过程和结论

3.2.1 核级密闭型离心风机和核级高压轴流风机的抗震鉴定过程

核级密闭型离心风机和核级高压轴流风机的抗震鉴定采用试验法进行。电机作为风机的配套设备，与风机一起进行抗震试验，电机本身则采用相似法进行验证。抗震试验的内容和顺序如下：

（1）基准试验，包括：外观及尺寸检查、动平衡检验、机械运转试验、性能试验。

（2）极限工况性能，即20%超速试验。

（3）事故工况试验。

即地震试验，试验采用多频波法在试验设备的三个正交轴向同时输入人工模拟加速度（取地震阻尼比为4%时楼层反应谱的包络谱水平方向和垂直方向的最大加速度）时程进行激振。采用地震台台面的加速度信号作为控制信号完成5次1/2DBE和1次DBE地震试验，每次试验时间30s。在模拟核安全事故工况下，风机可靠运行。该试验在中国核动力设计研究院核级设备鉴定实验室完成。

楼层反应谱的包络谱是按照核级风机所处的厂房和标高，选择每个厂房最大的楼层反应谱，然后对所选择的楼层反应谱以4%阻尼比的曲线进行包络分析得到核级风机的SSE包络谱；

（4）最终检验，是地震试验后的功能试验，与基准试验进行比较。

抗震试验结果表明，核级密闭型离心风机和核级高压轴流风机样机在正常工况下以及事故工况下都满足规范的要求。

3.2.2 核级密闭型隔离风阀和核级多叶密闭型止回风阀的抗震鉴定过程

核级密闭型隔离风阀和核级多叶密闭型止回风阀的抗震鉴定采用分析法和试验法相结合的方法进行。

（1）分析法的抗震鉴定过程

对核级密闭型隔离风阀和核级多叶密闭型止回风阀进行抗震分析与应力评定，验证结构的完整性，分析过程中采用有限元分析方法。

考虑核级风阀垂直管道和水平管道安装方式，以及最不利的风管安装方式的核级风阀开、关两个位置建立有限元模型。

确定边界条件：在进行模态分析时，核级风阀的边界条件是将风阀与风管连接的所有螺栓的对应节点进行固定约束；在进行风阀抗震分析时，模型边界条件为在支架和预埋板焊接处的相应节点上固支约束。

确定载荷组合和地震载荷，地震载荷采用核级风阀楼层反应谱的SSE包络谱。

确定评定准则，包括设备应力限值，支承件应力限值，变形限值，连接螺栓应力评定准则。

利用ANSYS程序计算核级风阀的固有频率，然后采用谱分析的方法计算核级风阀在自重、压力、地震载荷共同作用下的应力和变形。计算和评定的内容有：模态分析，地震响应分析，各使用等级下计算和评定（包括应力分析结果及评定，变形分析结果及评定，轴的评定，连接螺栓的评定）。

依照RCC-M[11]规范对结构进行强度评定，结构的变形参考ASME AG-1[12]以及BTR67C00503[13]进行评定。结果表明核级密闭型隔离风阀和核级多叶密闭型止回风阀的设计满足规范的要求。

（2）试验法的抗震鉴定过程

核级密闭型隔离风阀和核级多叶密闭型止回风阀分别采用垂直管道和水平管道两种安装方式进行抗震试验以实现包络。电动装置作为核级密闭型隔离风阀的配套设备，与核级密闭型隔离风阀一起进行抗震试验。电动装置本身也按IEEE 382-2006[14]采用抗震试验的方法单独进行验证。

a.基准试验，包括：外观及尺寸检查、动作灵活性试验、外泄漏试验、内泄漏试验

b.极限工况试验，包括：叶片变形量试验、最大耐压试验

c.性能随时间变化试验，包括：500次循环试验、循环试验后外观及尺寸检查、循环试验后外泄漏试验、循环试验后内泄漏试验

d.事故工况试验

即地震试验，试验采用多频波法在试验设备的三个正交轴向同时输入人工模拟加速度（取地震阻尼比为4%时楼层反应谱的包络谱水平方向和垂直方向的最大加速度）时程进行激振。采用地震台台面的加速度信号作为控制信号完成5次1/2DBE和1次DBE地震试验，每次试验时间30s。在模拟地震试验过程中及试验后，风阀能够保持结构完整性的同时，也能实现其功能。该试验在中国核动力设计研究院核级设备鉴定实验室完成。

e.最终检验，是地震试验后的功能试验，与基准试验进行比较。

抗震试验结果表明，核级密闭型隔离风阀和核级多叶密闭型止回风阀样机在正常工况下以及事故工况下都满足规范的要求。

3.2.3 核级冷风机组的抗震鉴定

核级冷风机组的抗震鉴定采用分析法进行。风机作为核级冷风机组的配套设备，与核级冷风机组一起进行整机的抗震分析，风机和电机本身的能动性则通过相似法被已通过鉴定的同类设备所包络。

首先，对核级冷风机组的结构特点进行分析，建立有限元模型，确定边界条件，分析材料特性；

其次分析载荷条件，分别对自重（DW）、压力（P）和地震载荷进行分析，确定使用等级及对应的载荷组合方式，地震载荷采用核级冷风机组楼层反应谱的SSE包络谱；

然后确定评定准则，包括应力评定准则、变形评定准则和连接螺栓评定准则；

接着进行计算得出结果并根据RCC-M[11]和ASME AG-1[12]对结果进行评定，分别得出模态分析结果、地震响应分析结果、各使用等级下计算结果及评定（包括应力分析结果及评定、变形分析结果、连接螺栓评定、预埋板载荷）；

最后依照RCC-M[11]规范对结构进行强度评定，结构的变形参考ASME AG-1[12]进行评定。结果表明核级冷风机组的设计满足规范的要求。

3.2.4 核级高压致密型过滤器箱体的抗震鉴定

核级高压致密型过滤器箱体的抗震鉴定采用力学分析法进行。

首先，对核级高压致密型过滤器箱体的结构特点进行分析，建立有限元模型，确定边界条件，分析材料特性；

其次分析载荷条件，分别对自重（DW）、静压（P）、风管施加的载荷（W）和地震载荷进行分析，确定使用等级及对应的载荷组合方式，地震载荷采用核级高压致密型过滤器箱体楼层反应谱的SSE包络谱；

然后确定评定准则，包括应力评定准则、连接螺栓评定准则和稳定性评定准则；

接着进行计算得出结果并根据RCC-M[11]对结果进行评定，分别得出模态分析结果、地震响应分析结果、各使用等级下计算结果及评定（包括应力分析结果及评定、变形分析结果、连接螺栓评定、预埋板载荷、焊缝强度校核、稳定性（屈曲）分析和评定）；

最后依照RCC-M[11]规范对结构进行强度评定，结构的变形参考BTR67C00703[15]进行评定。结果表明核级高压致密型过滤器箱体的设计满足规范的要求。

3.2.5 核级预过滤器/高效过滤器排架的抗震鉴定

核级预过滤器/高效过滤器排架的抗震鉴定采用力学分析法进行。

首先，对核级预过滤器/高效过滤器排架的结构特点进行分析，建立有限元模型，确定边界条件，分析材料特性；

其次分析载荷条件，分别对自重（DW）、静压（P）和地震载荷进行分析，确定使用等级及对应的载荷组合方式，地震载荷采用核级预过滤器/高效过滤器排架楼层反应谱的SSE包络谱；

然后确定评定准则，包括应力评定准则和连接螺栓评定准则；

接着进行计算得出结果并根据RCC-M[11]对结果进行评定，分别得出模态分析结果、地震响应分析结果、各使用等级下计算结果及评定（包括应力分析结果及评定、变形分析结果、连接螺栓评定）；

最后依照RCC-M[11]规范对结构进行强度评定，结构的变形参考BTR67C00703[15]进行评定。结果表明核级预过滤器/高效过滤器排架的设计满足规范的要求。

3.2.6 DVD分体式核级空气处理机组的抗震鉴定过程

DVD分体式核级空气处理机组由4部分组成，分别为：DVD-AHU通风机组、DVD-AHU压缩机机组、DVD-AHU室外机组和DVD-AHU就地控制柜，采用冷媒管路和电缆将4部分连接而成的整套机组。

DVD分体式核级空气处理机组均安装在同一厂房同一标高的楼层上，选择4%阻尼比的曲线作为其SSE反应谱。

4 结束语

文章对第三代先进压水堆核电站核岛通风空调系统设备：核级密闭型离心风机、核级高压轴流风机、核级密闭型隔离风阀、核级多叶密闭型止回风阀、核级冷风机组、DVD分体式核级空气处理机组、核级高压致密型过滤器箱体和核级预过滤器/高效过滤器排架的鉴定分别进行了总结，对核岛通风空调系统设备的抗震鉴定如何应用规范标准进行了分析总结，总结出适用于核岛通风空调系统关键设备的样机选择原则，鉴定方法的选择，包络性地震载荷的确定，鉴定的实施，和鉴定结论。该鉴定总结对于其他核电站核岛通风空调系统核级设备的鉴定具有较高的参考价值和指导意义。

参考文献

[1]NB/T 20036.1-2011.核电厂能动机械设备鉴定 第1部分 通用要求[Z].

[2]HAF102.核电厂设计安全规定[S].

[3]TS-X-NIEP-TCYV-DC-20001.HVAC components specification.

[4]TS-X-NIEP-TCYV-RN-20054.Requisition for HVAC Detail Design and Components.

[5]BTR67C00303.Ventilation circuit fans.

[6]HAF J0053.核电设备抗震鉴定试验指南[Z].

[7]NB/T 20036.2-2011.核电厂能动机械设备鉴定 第2部分 抗震鉴定[Z].

[8]IEEE 334-2006.Qualifying Continuous Duty Class 1E Motors for Nuclear Power Generating Stations.

[9]RCC-E.压水堆核电站核岛电气设备设计与建造规则[S].

[10]NB/T 20036.3-2011.核电厂能动机械设备鉴定 第3部分 非金属物项鉴定[Z].

[11]RCC-M.压水堆核电站核岛机械设备设计与建造规则[S].

[12]ASME AG-1.核空气和气体处理规范[S].

[13]BTR67C00503.Valves and Dampers for HVAC Circuits in Nuclear Power Plants.

电气抗震设计例5

关于瓷柱式和罐式断路器的抗震性，现举例说明，拿1976年的唐山大地震来说：7.8级的强震，使陡河电厂的主变压器脱离轨道500mm，220kV支柱式少油断路器和隔离开关瓷柱全部断裂，设备倒塌，造成供电中断。但在此地的220kV罐式SF6断路器却安然无恙经受住了考验。事后又问日本日立公司订购了6台罐式SF6断路器，更换被损坏的支柱式少油断路器。再举一例，1989年10月17日美国加利福尼亚洲旧金山地区发生了7.1级强震。在这次地震中，蒙特卡罗夫电站装设的550kV瓷柱式断路器全部倒塌损坏，而同时装设的3台罐式断路器都完好无损。

我国四川汶川8.0级特大地震，最大烈度达到11度，震源深度19km。这次地震的烈度远超出电力设备的设防烈度7度，造成电力设备的巨大受损。作为瓷柱式断路器和隔离开关，主要是瓷套元件断裂或裂缝，造成本体倒塌、漏气或漏油以及操动机构故障，调查证实，落地式产品如：罐式断路器、GIS及H-GIS的抗震性相比瓷柱式产品好得多。

电气抗震设计例6

第二条 在本市行政区域内从事地震安全性评价活动,必须遵守本办法。

第三条 市地震工作主管部门负责本市行政区域内地震安全性评价监督管理工作。

市计划、建设、规划、土地等部门在各自的职责范围内,配合做好地震安全性评价管理工作。

第四条 本办法所称地震安全性评价,是指在对具体建设工程场址及其周围地区的地震地质条件、地球物理环境、地震活动规律、现代地形变及应力场等方面进行研究的基础上,采用地震危险性分析方法,科学地给出相应的工程规划或设计所需要的有关抗震设防要求的地震动参数和基础资料。其主要内容包括地震烈度复核、地震危险性分析、设计地震动参数确定、地震小区划、场地及其周围的地震地质稳定性评价和震害预测等。

本办法所称抗震设防要求是指国家及省地震工作主管部门对建设工程制定或审定的必须达到的以地震烈度或者地震动参数进行表述的抗御地震破坏的准则和技术指标。

第五条 市人民政府应当将建设工程地震安全性评价和抗震设防要求管理纳入基本建设管理程序。

市、区人民政府负责项目审批的部门应当将抗震设防要求纳入建设工程可行性研究报告的审查内容。对可行性研究报告中未包含抗震设防要求的项目,或者必须进行地震安全性评价而未进行安全性评价的建设项目,有关部门不予批准。

第六条 新建、扩建、改建建设工程,必须达到抗震设防要求。

下列建设项目必须进行地震安全性评价,并根据评价结果确定抗震设防要求：

(一)公路与铁路干线的大型立交桥,单孔跨径大于100米或者多孔跨径总长度大于500米的桥梁;

(二)铁路干线的重要车站、铁路枢纽的主要建筑项目;

(三)高速公路、高速铁路、高架桥、城市轻轨、地下铁路;

(四)长度1000米以上的隧道项目;

(五)国际国内机场中的航空站楼、航管楼、大型机库项目;

(六)年吞吐量100万吨的港口项目或者1万吨以上的泊位,2万吨级以上的船坞项目;

(七)Ⅰ级水工建筑物和1亿立方米以上的大型水库的大坝;

(八)总装机容量30万千瓦的火电项目、20万千瓦的水电项目;

(九)50万伏以上的枢纽变电站项目;

(十)大型油气田的联合站、压缩机房、加压气站泵房等重要建筑,原油、天然气、液化石油气的接收、存储设施,输油气管道及管道首末站、加压泵站;

(十一)海上石油天然气生产平台、钻井平台;

(十二)广播中心、电视中心的差转台、发射台、主机楼;

(十三)长途电信枢纽、邮政枢纽、卫星通信地球站、程控电话终端局、本地网汇接局、应急通信用房等邮政通信项目;

(十四)城市供水、贮油、燃气项目的主要设施;

(十五)大型粮油加工厂和15万吨以上大型粮库;

(十六)综合医院或300张床位以上医院的门诊楼、病房楼、医技楼、重要医疗设备用房以及中心血站等;

(十七)城市污水处理厂和海水淡化项目;

(十八)核电站、核反应堆、核供热装置;

(十九)重要军事设施;

(二十)易产生严重次生灾害的易燃、易爆和剧毒物质的项目;

(二十一)大型工矿企业、大中型化工和石油化工生产企业、大中型炼油厂的主要生产装置及其控制系统的建筑,生产中有剧毒、易燃、易爆物质的厂房及其控制系统的建筑;

(二十二)年产100万吨以上水泥、100万箱以上玻璃等建材工业项目;

(二十三)地震动峰值加速度005g及以上区域内的坚硬、中硬场地且高度80米,或者地震动峰值加速度010g及以上区域内的中软、软弱场地且高度60米的高层建筑;

(二十四)各类救灾应急指挥设施和救灾物资储备库;

(二十五)大型影剧院、大型体育场馆、大型商业服务设施、8000平方米以上的教学楼和学生公寓楼以及存放国家一、二级珍贵文物的博物馆等公共建筑;

(二十六)国家或省的有关规定要求应当进行地震安全性评价的其它项目。

第七条 下列地区应当进行地震小区划工作：

(一)编制城市规划的地区;

(二)位于复杂地质条件区域内的新建开发区、大型厂矿企业;

(三)位于地震动参数区划分界线两侧各8公里区域内的建设项目;

(四)地震研究程度和资料详细程度较差的地区。

建设单位在已完成地震小区划工作的地区进行工程建设的,应依据市地震工作主管部门的要求进行抗震设防。

第八条 实施建设工程地震安全性评价应当按照下列程序办理：

(一)建设单位委托具有相应资质的地震安全性评价单位对建设工程进行评价。建设单位应当与地震安全性评价单位签订书面合同,明确双方的权利和义务。

(二)受委托的地震安全性评价单位对建设工程进行地震安全性评价后,应当编制该建设工程的地震安全性评价报告。地震安全性评价报告应当包括下列内容：

1.工程概况和地震安全性评价的技术要求;

2.地震活动环境评价;

3.地震地质构造评价;

4.设防烈度或者设计地震动参数;

5.地震地质灾害评价;

6.其他有关技术资料。

(三)建设单位应当将评价报告按评审权限报地震工作主管部门审定。

第九条 建设工程地震安全性评价活动,应当遵守《工程场地地震安全性技术规范(GP177411999)》。

第十条 建设工程必须按照抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设计,并按照抗震设计进行施工。对不符合抗震设防要求的工程设计,不予审查通过。对不按照抗震设计施工的项目,不予验收通过。

第十一条 无需进行地震安全性评价的一般工业与民用建筑工程,应当按照国家颁布的《中国地震动参数区划图》规定的抗震设防要求,进行抗震设防。对学校、医院等人员密集场所的建设工程,应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工,采取有效措施,增强抗震设防能力。

市地震工作主管部门应会同市建设行政主管部门对前款规定的建设工程抗震设计质量进行审查,并监督检查其实施。

市地震工作主管部门应根据建设单位的需要提供抗震设防要求,并不得收取费用。

第十二条 凡从事地震安全性评价工作的单位,必须取得省级以上地震工作主管部门核发的相应资质等级许可证书后,方可进行地震安全性评价业务。

第十三条 地震安全性评价单位应当在其资质许可的范围内承揽地震安全性评价业务。

禁止地震安全性评价单位超越其资质许可的范围或者以其他地震安全性评价单位的名义承揽地震安全性评价业务。禁止地震安全性评价单位允许其他单位以本单位的名义承揽地震安全性评价业务。

第十四条 从事地震安全性评价工作的单位和个人应当接受地震工作主管部门的监督检查。

第十五条 地震安全性评价收费项目和标准应当严格按照国家和省有关规定执行。需进行地震安全性评价的工程建设项目,项目业主在编制工程建设计划时,应将地震安全性评价工作所需经费列入项目总投资预算,在工程建设前期费用中支出。

第十六条 依法必须进行地震安全性评价的建设工程,有关建设单位不进行地震安全性评价的或者不按照地震安全性评价结果确定的抗震设防要求进行抗震设防的,由市地震工作主管部门责令限期改正;逾期不改正的,处3万元以上30万元以下的罚款。

第十七条 违反本办法的规定,不按照抗震设计规范进行抗震设计,或者不按照抗震设计进行施工的,由市建设行政主管部门或者其他有关专业主管部门按照职责权限责令改正,处1万元以上10万元以下的罚款。

第十八条 违反本办法的规定,未取得地震安全性评价资质证书的单位承揽地震安全性评价业务的,由市地震工作主管部门依据职权,责令改正,没收违法所得,并处1万元以上5万元以下的罚款。

第十九条 地震安全性评价单位有以下行为之一的,由市地震工作主管部门依据职权,责令改正,没收违法所得,并处1万元以上5万元以下的罚款;情节严重的,提请颁发资质证书的部门或机构吊销资质证书：

(一)超越其资质许可的范围承揽地震安全性评价业务的;

(二)以其他地震安全性评价单位名义承揽地震安全性评价业务的;

(三)允许其他单位以本单位的名义承揽地震安全性评价业务的。

第二十条 地震安全性评价单位出具虚假评价报告的,由市地震工作主管部门依据职权,责令改正,有违法所得的,处以违法所得3倍以下的罚款,但最高不得超过3万元;没有违法所得的,处以1万元以下罚款。

第二十一条 当事人对行政处罚决定不服的,可以依法申请行政复议或者提起行政诉讼,逾期不申请复议也不起诉,又不履行行政处罚决定的,由作出行政处罚决定的机关申请人民法院强制执行。

第二十二条 地震工作主管部门以及其他主管部门工作人员,玩忽职守,滥用职权,徇私舞弊,尚未构成犯罪的,依法给予行政处分;构成犯罪的,由司法机关依法追究刑事责任。

第二十三条 本办法具体应用问题由市地震工作主管部门负责解释。

第二十四条 本办法自20xx年6月1日起施行。

地震安全性评价等级地震安全性评价工作划分为以下四级：

a) Ⅰ级工作包括地震危险性的概率分析和确定性分析、能动断层鉴定、场地地震动参数确定和地震地质灾害评价。适用于核电厂等重大建设工程项目中的主要工程;

电气抗震设计例7

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

1 概述

随着我国钢铁工业的快速发展， 高炉炼铁的主要原料——烧结矿的产量也大幅度提高，烧结生产过程中产生的高温废气也越来越多，如何有效地回收利用这部分热量已经引起了人们的高度重视。2008 年5月，国家发改委将烧结余热发电技术列入第一批国家重点节能技术推广项目，2009年12月工信部公布了《钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案》， 计划用三年时间(2010－2012年) ，在重点大中型钢铁企业中有针对性地推广烧结余热发电技术，为钢铁企业在日益激烈的市场竞争中进一步降低生产成本、实现节能降耗发挥积极作用。

烧结余热电厂主厂房结构布置总体来说和火力发电厂主厂房布置类似，主要受工艺布置要求，厂房结构选型和结构体系首先要根据工艺布置特点，并结合工程地质和抗争设防要求综合考虑，以保证实现工程项目“安全经济、技术进步、控制工程招架、提高经济效益”的最终目标。 但是考虑到我国现有烧结余热利用现状，很多烧结厂区在早期设计时并没有给余热利用预留的空间，布置余热电厂主场房要受到现场场地狭小的制约，出现结构形式不利于抗震设防。本文试着结合工程设计的经验，探讨如何合理判断和应用现行规范对于工程结构抗震安全性要求。

2 主厂房结构布置特点

2.1 厂房布置总体评价

烧结余热电厂主厂房主要有汽机间、电气间、电缆夹层、集控室组成，根据需要有时需要在集控室顶层布置除氧间和消防水箱。其中汽机间为排架结构，集控间为框架结构。这种结构形式的特点是平面、立面布置不规则、不对称，纵向和横向的刚度、质量分布不均匀，地震反应特征和震害特点比单纯的框排架结构复杂，表现出更为显著的空间作用效应。

2.2 平面布置

主厂房平面布置最常见的有集控室于汽机间侧面布置，即常见的A.B.C三列布置。对于受到场地限制，无法侧面布置时，也可采用集控室布置与汽机间一端，使平面刚度分布极不均匀。为了平衡平面刚度，一般考虑把化水车间布置与汽机间另一端。

根据最新抗规的要求，进行结构抗震分析时应考虑楼梯构件的影响。主场房布置时一般楼梯布置在厂房一侧，另一侧布置室外消防爬梯。单侧布置楼梯时，楼梯对厂房抗侧刚度有一定影响。根据工程计算经验，一般在抗震设防烈度为7度（0.1g）及以下时，对厂房结构配筋影响较小。在抗震设防烈度为7度（0.15g）及以上时，对厂房结构配筋影响较大，必要时可以通过楼梯板一端与厂房滑动连接来减小单侧布置楼梯对主厂房抗震的不利影响。

2.3 竖向布置

主厂房竖向布置中，当集控室上部布置除氧器及消防水箱时，对结构抗震较为不利。由于受工艺布置要求的控制，主场房设计时难以避免会出现短柱，在设计时应采取相应的抗震构造措施，如采用柱箍筋加密和柱内布置斜钢筋等。

3主厂房框排架结构抗震性能薄弱环节

主厂房一般为钢筋混凝土单跨框-排架结构。由于受工艺系统及设备布置的影响，经常出现楼面标高错层、平面布置不规则、纵向不等跨、高度方向布置不规则，与抗震感念设计有较大距离，所以主厂房的抗震感念设计方面有着先天性薄弱环节。

主厂房由于结构布置特点，存在“短柱”“强梁若柱”“异形节点”的薄弱环节，结构在强震难以实现“大震不倒”是严重违背结构抗震设计原则的，在结构抗震感念中也是不允许的。在主场房设计时确实无法避免时，应在结构设计时要在关键布置做好加强措施。集控室顶层除氧器布置处，梁截面往往要强于C轴侧柱，出现“强梁若柱”，该结构体系在强震时柱上先出现塑性铰，不能实现“大震不倒”。楼面标高错层造成框架柱出现“短柱”，“短柱”在强震时会出现脆性破坏，引起结构体系坍塌。楼面上工艺设备布置的严重不均匀，造成框架梁同一节点上的柱和梁断面差异大，节点刚域难以准确量化，在强震时节点容易首先出现破坏。

上述薄弱环节在主厂房钢筋混凝土框架结构设计中难以完全避免，在结构设计中需对薄弱部位采取适当加强措施。

4主厂房框排架结构体系合理性判定

在电力结构工程和其他工业建筑中不可避免的会遇到钢筋混凝土单框架结构体系。根据GB50011-2010第1.0.3条，在工业建筑中，一些因生产工艺要求而造成的特殊问题的抗震设计，与一般建筑工程不同，需由有关的专业标准予以规定。

电力土建行业在《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012中，考虑到火力发电厂主厂房的结构特点，没有简单机械的套用建筑抗震设计规范的有关条款，在抗震部分增加了11.1.8条“发电厂多层建（构）筑物不宜采用单跨框架结构，当采用单跨框架结构时，应采取提高结构安全度的可靠措施”。

单框架与双框架结构在承载力设计控制方面没有差别，只是反映在结构的布置和构造方面。双框架结构存在“短柱”、“异型节点”的机会还多一些，在高烈度地区的单框架结构只要注意结构布置合理和加强构造措施，也可以满足结构安全要求。在设计时考虑适当增大构件截面和提高配筋率，可以有效提高构筑物的安全裕度。

5提高结构安全度的措施

5.1 主厂房横向采用汽机房与集控室构成的混凝土单跨框-排架结构形式，纵向A列采用框架架钢支撑，BC列采用框架结构。

5.2 主厂房基础设计时，适当加大基础刚度，提高地基基础与上部结构的协同作用。

5.3 对多遇及罕遇地震进行分析计算是，最大层间位移角应满足抗震规范要求。

5.4 梁、柱截面合理确定，框架柱轴压比不大于0.7，并留有裕度。在设计过程中与工艺紧密配合，力求结构竖向连续布置，各层间刚度差尽量减小，防止薄弱层的出现。

5.5 对于无法避免的短柱、错层、薄弱层、异型节点等，采取加强措施。如短柱范围内箍筋通常加密，并采用配置对角斜筋来提高其延性，增强框架结构的延性和抗剪能力。

5.6 框架柱的实际配筋比计算配筋值提高5%~10%，增加框架柱的承载能力。

6结语

主厂房是余热发电厂的核心建筑，是电厂生产的中枢，厂房中设备管线繁多、生产运行及围护人员密集，主体结构一旦在地震中遭受重大破坏，将造成较大损失。因此，结构设计人员一定要高度重视主场房的抗震设计，和工艺专业密切配合，尽可能选择对抗震有利的结构形式和布置；在设计时要充分考虑主厂房结构布置的特点，对主厂房主体结构和其连接构件、非结构构件、运行设备等进行验算和采取相应的抗震、防震构造措施，保证厂房的结构安全。

参考文献：

[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

电气抗震设计例8

中图分类号：TU243 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）32-0100-03

桐乡电力调度大楼是桐乡市供电局在2009年竣工的钢筋混凝土框架结构的高层建筑，从设计到施工采取了较高等级的抗震设计。桐乡电力调度大楼可以在地震烈度不超过9级的地震中，保持楼梯基本结构的完整，是抗震性能良好、防震等级较高的建筑。

1　桐乡地理位置和电力调度大厦概况

桐乡市是浙江省北部杭嘉湖平原的重要城市，属于嘉兴地级市。桐乡市在1993年由县级单位转为市级单位，这个城市具有典型的南方水乡特色，向东131km即可到达上海市，向北74km即可到达苏州，向西65km就是杭州，在上海、杭州和苏州包围的黄金三角地带之中，具有特别的经济地理价值。桐乡市境内大部分地区地势较为平坦，河流网络特别发达，全年气候具有四季分明的特点，在优美的自然环境中，桐乡市展现出一派典型的江南水乡的景象。

而桐乡市在沪杭苏三大城市的黄金位置，在电力调配网络中也是关键节点。早在1993年，桐乡就创造了中国大电网供电系统中的第一个农村电气化县。在桐乡市供电量不断增加的条件下，桐乡更成为沪苏杭电力网络中不可缺少的重要电力枢纽。

2008年至2009年，桐乡市供电局电力调度大楼施工建造。坐落在桐乡市振东新区的桐乡电力调度大楼建筑地点位于利民东路的南侧、环园路的西侧。整体建筑的结构类型为钢筋混凝土框架结构，建筑面积约为2.6万m2，楼层结构地面上的层数为21，地下的层数为1。

2　桐乡电力调度大楼抗震要求分析

钢筋混凝土房屋的抗震要求，是根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。在同一房屋中的不同结构部位以及同一结构型式在不同房屋类型中，因所起作用不同，抗震要求也有所差异。桐乡电力调度大楼以抗震等级为准进行了相应的抗震计算和结构构造措施要求。地震震害和弹塑性分析表明，钢筋混凝土结构房屋的地震反应一般表现为以下几点：

2.1　地震烈度

地震作用越大，结构的抗震要求越高。历次地震震害表明，过去一些未经抗震设计的钢筋混凝土结构，在不同烈度区的震害表现是不一样的。在烈度区为6、7度的，基本完好或轻微损坏，而处于8、9度烈度区的，可能严重破坏或倒塌。这些震害情况表明，不同烈度下的地震作用与其他荷载效应组合中所起的作用是不同的。而且在结构构件设计时，一般是按最低要求确定的。所以，在不同的地震烈度下，结构的实际抗震潜力会有很大差异。桐乡市电力调度大楼采取的是较高的抗震设计要求，地震烈度愈高，结构抗震构造要求也应愈高。桐乡电力调度大楼的抗震设计能够满足8度左右地震烈度区的作用要求。

2.2　主抗侧力构件

不同抗侧力构件组成的结构，其抗震能力决定于主要抗侧力构件。一个结构中的主、次要抗侧力构件的抗震要求应有所区别。在桐乡电力调度大楼的框架-剪力墙结构体系中，剪力墙是主要抗侧力构件，框架是次要抗侧力构件，因此框架部分的抗震要求可低于纯框架结构体系中的框架，其中的剪力墙部分应比纯剪力墙体系中的剪力墙有更高的要求。但是，当剪力墙部分承受的结构底部弯矩小于整体结构底部总弯矩的50%时，框-剪结构的变形形态将接近于框架结构，其框架部分起主要抗侧力作用，故应按纯框架结构体系的抗震等级采用。框支剪力墙的框支层，由于刚度和强度有很大削弱，通常是塑性变形集中的部位，其抗震要求应更高。

2.3　房屋高度

房屋越高地震作用效应越大，抗震要求也应越高。随着层数的增加，所需变形的要求也提高了。从简化抗震设计出发，对于较高的房屋，采用提高一个烈度的抗震构造措施来提高抗震要求。各类钢筋混凝土结构房屋，根据烈度、高度，按《建筑抗震设计规范》规定，采用相应的结构抗震等级。

结构抗震等级分为四个等级，一级要求最高，延性应当很好，二级、三级次之，四级要求最低。一般来说，结构在中等地震烈度下，已进入弹塑性阶段，结构有较大变形，允许结构的某些部位进入屈服状态，形成塑性铰；使结构保持一定的承载能力条件下，通过塑性变形耗散地震能量，可达到结构不发生破坏，这就是抗震设计中的延性要求。结构延性主要通过构成构件截面的应力性质、构件材料及截面配筋量、配筋构造等构造措施来达到。

3　防震设计

在抗震设防区，框架体系房屋的建筑体型以及结构布置应注意以下要求：

3.1　房屋的平面、立面简单、规则

平面和立面不规则的体型，在水平荷载作用下，由于体型突变，受力比较复杂，因此建筑体型在平面及立面上应尽量避免部分突出及刚度突变。若不能避免时，则应在结构布置上局部加强。立面上有局部突出和刚度突变的建筑，应考虑地震力作用下突变部分的影响，震害调查表明，房屋顶部突出结构，包括女儿墙以及屋顶的烟囱、水箱、电梯间等部位，地震时破坏率最大，这主要是由于地震力作用下的鞭鞘效应。因此，桐乡电力调度大楼顶部没有局部突出和刚度突变设计，不能避免的部分设计，凸出部分应逐步收小，使刚度不发生突变，并需做抗震验算。同时抗侧力结构的布置应尽可能使房屋的刚度中心与地震力合力作用线接近或重合，且刚度均匀，不应过分悬殊，如过分悬殊则使房屋产生扭转变形，并在框架铰中产生由于扭矩而引起的附加内力。在地震烈度较高时，即使通过计算增加柱子配筋，但仍有可能使一些构件破坏，特别是非结构构件，如填充墙、门窗等。

3.2　楼、电梯间不宜布置在结构单元的两端和拐角部位

在地震力作用下，由于结构单元的两端扭转效应最大，拐角部位受力更是复杂，而各层楼板在楼、电梯间处都要中断，致使受力不利，容易发生震害。桐乡电力调度大楼中楼梯间和电梯间的位置布置在楼梯中间位置，在避免了两端位置的同时也保持了与楼梯拐角的距离，在结构单元方面已经具有了良好的抗震设计。

3.3　各层楼板应尽量设置在同一标高上，尽可能不采用复式框架

桐乡电力调度大楼采取的是钢筋混凝土框架结构，由于整体框架在楼板位置中断，对于震害的防震要求比较高。如果各层楼板不在同一标高上，整体框架的楼板处于中断，承重柱体的刚度相差较大，结构刚度沿高度的分布不够均匀，较为容易引起震害。在楼板标高上，桐乡电力调度大楼设置尽量保持一致，避免采用复式框架结构，获得了较高标准的抗震设计。

3.4　房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用缝分开

由于高低层相连，高度和自重相差悬殊，震动时频率不同，必然互相推拉挤压，使牛腿连接处产生很大的应力集中，在反复的拉力、压力作用下，容易引起牛腿破坏。桐乡电力调度大楼摒弃了这种设计，保证了较高的抗震设计。

3.5　桐乡电力调度大楼抗震措施

各抗震设防类别的高层建筑结构，桐乡电力调度大楼抗震措施符合抗震设计的要求。桐乡电力调度大楼建筑场地为I类，仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下结构的抗震等级采用三级设计，地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，还应保证不少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。采用了8度抗震设计，所以桐乡电力调度大楼地下室结构的抗震等级不低于二级。与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶部上、下各一层加强设置了抗震构造措施。

参考文献

电气抗震设计例9

过去几十年来，全球气候恶化，生态失衡，地震飓风海啸等自然灾害频发，工业、交通事故不断，传染病肆虐，社会矛盾引发的恶性事件时有发生，对医疗设施的应急反应提出新的要求。安全医院成为新一时期医院建设高度关注的重要领域。

一、安全医院的概念

世界卫生组织和泛美卫生组织对安全医院的定义是：“在自然灾害发生期间和紧接着的阶段依然能够在自身的基础设施之上提供服务并全面运转的医疗机构”。总的说来，在应急救援系统中各级医院设施要在发生各类突发事件中，有备无患；医院的建筑结构与各系统能在第一时间响应，投入紧急救援；工作人员应训练有素，具备从容应对的能力，能及时发挥救死扶伤的关键作用。

在减灾行动中，医院由于其本身具有提供事关生命的功能服务特点，他们高水平的到位率以及他们在发生灾害情况下所承担的角色，对医院的安全性规划与设计提出相应的高要求。

重大灾害的应急救援具有很强的时间概念，即所谓急救的黄金时间。例如，美国马里兰州急救系统将灾难急救分为三个阶段，提出三阶段时间概念。

第一阶段，灾难发生后6h以内；第二阶段，灾难发生后6h～48h；第三阶段，灾难发生后48h以上。

因此在发生突发事件形成灾害的情况下，医院需要具有较高的抗风险能力并在最短时间内以最快速度投入救灾抗险的行动之中。

二、安全医院的内容

在发生各种突发事件时引发的公共卫生事件需要医院做出应急反应，及时开展医疗救治。在现代社会中这种医疗救治需要多专业、多学科、多部门全面协作，是一项系统化的协同配合过程，其内容也包括多个方面，有信息系统安全、结构安全、非结构系统安全、生物安全与环境安全，这几个方面都相互影响，规划设计处理得当它们之间可以互相支撑，处理不当有可能相互牵扯影响功能发挥。

安全医院研究包括医院设计的全过程，既包括传统的安全概念范围作安全防范，如医疗设施内消防安全、患者安全等，也包括非传统安全的防范，例如：自然灾害、工业交通事故、传染病、恶意暴力攻击等。涵盖环境安全、建筑安全、结构安全、给排水安全、电气安全、信息安全、医疗气体安全、射线防护、施工安全等各个方面。

下面就我们近年承担的“国内综合医院的安全性设计与研究”课题，针对有关地震安全的内容进行简述。

三、 医院建筑的结构和非结构安全

针对地震灾害发生时的风险分析，需要将医院建筑中的结构系统与非结构系统加以分析，分别采取措施予以防范。

医院建筑的安全设计涉及面非常广，结构系统部分通常由结构工程师通过计算分析进行设计，而非结构部分，则由建筑师、机电工程师或室内设计师设计确定，由结构工程师协助核算，有些设备则由使用者自行购置安放。

结构部分：房屋中承受重力荷载、地震荷载、风荷载、雨荷载以及其他类型荷载的部分；梁、板、柱、桁架、支撑承重墙（承受房屋重量和（或）侧力的墙体）；基础（如筏式基础、独立基础和桩基础）等。

非结构部分：房屋中结构部分以外的其他各个部分，以及房屋内部的陈设；隔断墙、墙体饰面、天棚（吊顶）、门窗灯具等各种陈设；计算机、空调机、电视机等各种电器设备和办公用设备；公用系统各类管线以及系统设备，如锅炉、压力容器、变压器、发电机、中央空调机组、换热器、水泵、医疗气体机组等。

（一）医院建筑的结构安全

与其他公共建筑的结构安全性要求相类似，建筑结构的安全设计需要依照我国的相应规范执行。

采用不规则的平面与体型的建筑，将可能在地震力的作用下发生偏转与扭曲，对建筑物造成不利影响而引起破坏。因此，在平面与体型规划与设计中应尽量选择规则平面，采用简洁体型并使其刚度均匀，不发生突变以避免在发生地震时产生破坏（图1、表1）。

至今为止，建筑抗震设计仍然只由结构专业工程师负责，而实际上对于单体建筑抗震设计而言，建筑师与结构工程师应当共同承担责任，在房屋体型的确定与非结构设计方面，建筑师负有更为重要的责任。

医院建筑由于其功能的特殊要求，需要具备有较大的改造灵活性。在近期的医院建设中已较少采用砖混结构（小规模的单层、二层乡镇医疗设施除外），多数采用钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架剪力墙结构。近年来也陆续出现一些采用钢结构的医院建筑，如北京医院新建的病房楼工程、北京人民医院新病房楼等。

为了缓解地震力对医院建筑的冲击，在日本、美国等多地震国家出现了一批采用减震垫设计的医院建筑。与传统隔震技术相比，新型橡胶垫隔震技术对保护建筑物结构与非结构系统、保护建筑安全发挥良好性能。

我国采用减震垫技术的医院实例，如北京301医院的9051工程，该工程病房楼采用国产减震垫，已建成并投入使用，成为我国首座采用此技术的医院（图2）。

（二）医院建筑的非结构体系安全

建筑的非结构部分可以分为两类。一类是对侧位移敏感的非结构部件，如天棚、高的隔墙、竖向管道、建筑的饰面。由于他们与房屋建筑的结构有多种连接，所以它们随着房屋整体变形而变形，其破坏取决于房屋的层间位移。另一类是对加速度敏感的非结构部件，包括机械和电气非结构构件、锅炉、压力容器、变压器、发电机、空调机组等。办公室的分隔墙、重的家具、贮架、书架，通常置于楼地面上或与楼地面连接。

1.医院建筑的非结构构件

隔墙、女儿墙和突出构件、围护墙、玻璃窗、幕墙、楼梯、灯具等。

公用设施，如电气照明系统、供水排水系统、采暖空调系统、医疗气体系统、计算机通风、IT系统、电梯等。

以上设备的损毁有可能造成人员伤亡，建筑中断，造成财产损失，在以往历史经验教训中，非结构修复费用约为房屋总修复费用的40%～70%，必须予以重视。

例如，1994年美国北岭地震时只有2%的房屋遭到严重破坏，损失约20亿美元，但直接间接经济损失却高达440亿美元。

2.医院中关键医疗装备的安全

除了上述与维持建筑物正常运营的结构与非结构构件之外，医院中的一些重要医疗装备也是医院持续发挥生命维持与救治所必不可少的。为此需要了解哪些是紧急情况下医院需要展开进行的主要医疗活动，来确定关键医疗装备重要性的顺序。

表2是1996年墨西哥国际医疗设施减灾会议中由R.Boroschek等人提出的。

对于发生抗灾救治所涉及的功能活动科室必要时需要临时调整一些门诊、办公室甚至会议室、入口厅等作为紧急救治使用。

根据以上可以大致了解医疗中需要重点防范震害的关键医疗设备的先后顺序。

对建筑非结构体系的抗震设防，2010年新版《建筑设计规范》分别在13.3建筑非结构构件的基本抗震措施以及13.4建筑附属机电设备支架的基本抗震措施中做出了规定。

参照美国统一建筑规范UBC的规范，在13.4条文中列出以下几种情况下可不考虑抗震设防要求。

① 重力不起过1.8KN的设备；

② 内径小于2.5mm的燃气管道和内径小于60mm的电气配置；

③ 矩形截面面积小于0.38O和圆形直径小于0.70m的风管；

④ 吊杆计算长度不超过300mm的吊杆悬挂管道。

对照医院的实际情况进行分析：

① 医院中有许多大型医疗设备整体或分件组装，单体或部件重量小于1.8KN，例如以上设备仪器有的虽然整体或部件重量小于1.8KN但在应急救援中，需要及时投入使用，不能中断，有必要采取抗震措施以保证维持其基本正常运行。

还有些大型高端医疗设备，如受损代价昂贵，建议在布局以及综合考虑隔震装置，减少震害造成损失。包括如直线加速器，γ刀，电子显微镜等等。

② 医院内配置有医疗气体系统管道，包括氧气、吸引在手术区域，还有氦气、笑气、二氧化碳等，这些医疗气体系统用于支持开展手术、急诊抢救以及重症监护，各类管道内径大多数小于25mm，但作为生命支持系统的一部份，受到损毁将严重影响医院救治功能。

③ 医院中的风管尤其是生物洁净区域的风管，面积或圆形截面小于规范规定，但这些部门的生物洁净空调是保证维持医疗抢救、施展外科手术、手术生物安全环境的需要，受到损毁将影响手术的正常开展。

④ 医院建筑中，各类工程管网类别较多，医疗功能部门密集的医院科室部门层高要求门诊、住院部门高度高、管网密集，以吊杆悬挂管道的吊杆长度往往超过300mm，如不设防将构成地震时对上述各个系统安全的威胁。

根据以上分析，医疗设施特别是综合性大型医院、三级医院因为具有抗灾救灾功能，在《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008已列入防灾救灾建筑类别，对于其所配置重要医疗设备、仪器以及工程管网建议分别采用抗震防震技术措施，减少发生意外灾害时的潜在破坏风险，提高其安全性。

一些抗震防震的构造做法，见图3～图6。

电气抗震设计例10

Study of SBO(Station Black Out) Diesel Generator Set for Nuclear Power Plant

Hua Jun, Feng Ping

(Wuxi Division of No.703 Research Institute of CSIC, Wuxi of Jiangsu Province, 214151, China)

Abstract: This study defines the system composing, performance requirements of the SBO（Station Black Out） diesel generator set for the Taishan nuclear power plant, and qualification requirements to meet the accident operation are also introduced.

Key words: Nuclear Power Plant，SBO, Diesel Generator Set, System, Qualification

1. 概述

SBO柴油发电机组是保证核电站安全可靠运行的重要设备。在设计条件下，机组处于热备用状态，其主要目的是为了确保在厂外电源和主发电机供电电源均丧失（SBO）的情况下，为安全级系统和设备供电，以保证反应堆的亚临界度和冷却，减少反应堆外壳的放射性。

2. 机组简介

一套完整的柴油发电机组包括柴油发电机组本体及其辅助系统。柴油机和发电机通过弹性联轴器对中连接，通过减震器成撬安装在一个公共的钢质底架上。公共底架安装在水平的混凝土块上。

机组常年处于热备用状态，接到起动信号，在规定的时间内，机组能够由空气马达自动起动，并加速到额定转速，达到额定电压，从而向设计载荷供电。此外机组还具有与外电网并网的能力。

同时在机组控制系统电源丧失(SBO)的情况下，可通过就地手动阀起动机组，然后通过机组反供电给控制系统。该功能的设计能保证在控制系统突然供电时，不会引起机组运行的异常或停机。

机组配置有水预热、强制循环，滑油加热、预供装置和压缩空气自动控制系统。在备用状态下，机组冷却水温度自动维持在其规定值；滑油预供泵连续预供；起动空气系统处于备用状态，贮气罐空气压力自动维持在规定的压力范围，确保机组快速起动和加载的可靠性。

3. 分级定义

3.1 安全等级

系统和部件的设计、制造以及质量管理都是基于安全等级。安全等级取决于部件和系统在核电厂运行中的功能任务以及对核安全的作用，本机组的安全等级为F2级。

3.2 抗震等级

本机组设备对应有两个抗震等级：SC1和SC2

抗震等级SC1是指在设计基准地震中和地震后，设备能保持其结构完整性、功能完整性和固有位置。

抗震等级SC2是指在地震后设备能保持其结构完整性，但功能完整性不做要求。SC2必须对抗震等级SC1的设备不能形成威胁。

对保证应急柴油发电机组正常运行所需的所有设备抗震等级为SC1。对于机组不是非常重要的其它设备(如起动系统的压缩机)抗震等级为SC2.

3.3 质保等级

根据设备功能及安装位置的不同，核电厂所有设备质保等级可分为Q1,Q2,Q3,ISO以及NC级，本机组质保等级为ISO，除了特殊要求外，所有质量活动的开展遵循ISO9001-2008要求执行。

4. 设计要求

4.1 性能保证

1） 机组额定功率：3100kW； 额定电压：725V；额定转速：1000转/分；额定频率：50Hz

2） 机组连续运行24小时具有2小时的短时功率（短时功率为额定功率的110%）能力；

3） 机组的空载电压调整范围为90%~110%额定电压；

4） 机组的电压和转速特性指标如下（相对于额定电压和额定转速）：

电压稳态调整率±5%、电压瞬态调整率+20%~-15%、瞬态电压恢复时间1s、电压波动率±0.5%、稳态调速率±1%、瞬态调速率±5%、瞬态转速恢复时间3s、转速波动率±0.4%。

5） 机组在空载时，线电压波形正弦性畸变率小于5%。机组轻载或空载运行时间不小于2小时,且不发生异常现象。

6） 机组各相电流的不平衡度不超过额定电流的25%，各相电压的不平衡度不超过额定电压5%。

7） 机组具有以下快速起动及带载能力：

a) 备用状态下：机组有滑油和冷却水的预热装置，平时处于热备用状态。机组接到起动信号后在规定的时间内，电压和转速达到额定值。

b) 连续快速起动并带载100次不失败，其中90次为机组处于备用状态，在a)要求下起动，其余10次为热机起动。机组接到起动信号后在规定时间内其输出达到额定电压和频率。

c) 机组紧接着b)之后立即带上一个阶跃负载，其值等于或大于额定负载的50%。

8） 机组设有自动和手动同期装置，以满足与电网的并网运行要求。

9） 机组起动成功后，在规定时间内按设定的程序带上持续负载，其中最大单个阶跃负载等于额定功

率的20%。

10） 机组在失去外循环冷却条件下，能保证快速起动并带持续负载功率运行3分钟，而不发生异常。