Der vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) entwickelte Standard „IEEE 693-2018 Recommended practice for seismic design of transformer substations“ enthält Empfehlungen für die erdbebensichere Konstruktion von Gebäuden und Strukturen von Umspannwerken sowie für die erdbebensichere Konstruktion und Qualifizierung der Ausrüstung von Umspannwerken.
Diese empfohlene Vorgehensweise gilt für neue Umspannwerke und geplante Erweiterungen oder Verbesserungen bestehender Umspannwerke. Eine Nachrüstung bestehender Umspannwerke gemäß dieser empfohlenen Vorgehensweise ist nicht vorgesehen. Es werden Anweisungen zur Einbindung dieser empfohlenen Vorgehensweise in die Spezifikation bereitgestellt. Der IEEE 693-Standard ist als integrierter Satz von Anforderungen für die seismische Qualifikation von elektrischen Energieanlagen konzipiert. Benutzer sollten diesen Standard verwenden, ohne andere als die hierin gestatteten Anforderungen zu ändern oder zu entfernen.
In dieser überarbeiteten Norm werden Empfehlungen zur erdbebensicheren Konstruktion von Umspannwerken erörtert, einschließlich der Qualifizierung verschiedener Gerätetypen. Es umfasst Entwurfsempfehlungen, seismische Kriterien, Qualifizierungsmethoden und -stufen, strukturelle Kapazitäten, Leistungsanforderungen für den Gerätebetrieb, Installationsmethoden und Dokumentation.
Der IEEE 693-Standard ist ein Standard des Institute of Electrical and Electronics Engineers, der auch vom American National Standards Institute anerkannt wird. Der Zweck dieser Norm besteht darin, einen einheitlichen Satz von Regeln und Vorschriften für die erdbebensichere Auslegung neuer und bestehender Umspannwerke bereitzustellen und so zu einer Standardisierung beizutragen. Diese Norm legt die Mindestanforderungen fest, denen die Konstruktion eines Umspannwerks (ausgenommen Kernkraftwerke) entsprechen muss. Diese Norm behandelt die Konstruktion von Leistungsschaltern, Transformatoren, Trenn- und Erdungsschaltern, Messwandlern, Stromkreisschaltern, Überspannungsschutzgeräten und anderen Geräten.
Installationsprobleme werden in dieser Norm unter den folgenden Überschriften behandelt:
Qualifizierungsmethoden werden unter den folgenden Überschriften diskutiert:
In dieser Norm sind drei seismische Qualifikationsstufen festgelegt: hoch, mittel und niedrig. Für hohe und mittlere Leistungsstufen wird die Nullperiodenbeschleunigung (auch als maximale Bodenbeschleunigung bezeichnet) auf 0,5 g bzw. 0,25 festgelegt (für Geräte mit niedriger Leistungsstufe ist keine Berechnung erforderlich). Hier ist damit die Erdbeschleunigung gemeint. Bei einer Dämpfung von 2 Prozent beträgt die Spitzenbeschleunigung (d. h. die Spitze des Antwortspektrums) weniger als 1,65 g bzw. 0,85 g für hohe bzw. mittlere Leistungsfähigkeit und die Grenzfrequenz ist mit 33 Hz definiert.
Die Qualifikation wird durch eines der folgenden Verfahren erreicht: Rütteltischtests, Berechnungen und Erfahrung. Dieser Standard empfiehlt, dass den meisten Geräten im gleichen Bereich die gleiche Qualifikationsstufe zugewiesen wird (aus Gründen der Austauschbarkeit und Redundanz).
Heutzutage besteht ein Bedarf und eine Nachfrage nach Bauwerken, die den enormen Kräften standhalten können, die durch seismische Aktivitäten entstehen können: sowohl für die Integrität dieser Gebäude als auch für die Sicherheit der Menschen. Bei Umspannwerken, die Teil des Stromerzeugungs-, -übertragungs- und -verteilungssystems sind, muss die plötzliche Energiefreisetzung infolge des Aufbrechens geologischer Verwerfungen in der Erdkruste unter besonderen seismischen Gesichtspunkten berücksichtigt werden.
Transformatorstationen sind insofern einzigartig, als sie ihre Funktionalität bewahren, aus einzigartigen Materialien wie Porzellan und Verbundwerkstoffen bestehen, eine relativ geringe Dämpfung und dynamische Hochfrequenzeigenschaften aufweisen und die Verbindung von Geräten über elektrische Leiter ermöglichen.
Der IEEE 693-2018-Standard befasst sich mit diesen Bedenken und zahlreichen damit verbundenen Faktoren für Umspannwerke. Die empfohlene Vorgehensweise befasst sich mit Gebäuden, Fundamenten, Stationsbetrieb und Telekommunikationsgeräten sowie mit verschiedenen Themen in den Anhängen, wie Leistungsschaltern, Transformatoren, Trennschaltern und Kondensatoren.
In der neuesten Aktualisierung dieser Norm wurden die Anforderungen an den Rütteltischtest zur Qualifizierung von Buchsen geändert. Leitfähige seismische Belastungseffekte sind nun ausdrücklich Teil der Qualifikation bestimmter Geräte.
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