IEC TR 62271-300:2006
(Main)High-voltage switchgear and controlgear - Part 300: Seismic qualification of alternating current circuit-breakers
High-voltage switchgear and controlgear - Part 300: Seismic qualification of alternating current circuit-breakers
This technical report applies only to circuit-breakers with their supporting structures which are rigidly connected with the ground, and does not cover the seismic qualification of circuit-breakers in metal enclosed switchgear.
Appareillage à haute tension - Partie 300: Qualification sismique des disjoncteurs à courant alternatif
Le présent rapport technique ne s'applique qu'aux disjoncteurs dont les châssis-supports sont fixés au sol de façon rigide, et ne couvre pas la qualification sismique des disjoncteurs inclus dans l'appareillage sous enveloppe métallique.
General Information
Overview
IEC TR 62271-300:2006 provides comprehensive guidelines for the seismic qualification of alternating current (AC) circuit-breakers used in high-voltage switchgear and controlgear systems. This technical report, published by the International Electrotechnical Commission (IEC), specifically addresses seismic qualification processes for circuit-breakers that are rigidly mounted and connected with the ground. It excludes circuit-breakers housed within metal-enclosed switchgear.
The document covers testing procedures, analysis methods, and acceptance criteria to ensure the reliable and safe operation of AC circuit-breakers during and after seismic events. It serves as a critical standard for manufacturers, testing laboratories, and power utilities aiming to comply with international safety and performance requirements in seismic-prone areas.
Key Topics
Scope and Definitions: Clarifies that the standard is applicable only to ground-mounted AC circuit-breakers with rigid supports, excluding those installed inside metal-enclosed switchgear.
Seismic Qualification Requirements: Details conditions that circuit-breakers must meet based on various seismic severity levels, aligning with standardized ground motion parameters.
Preliminary Analysis: Provides methodologies for selecting representative test specimens and developing mathematical models to simulate seismic response effectively.
Qualification Methods:
- Testing: Includes procedures for mounting, applying external loads, measuring responses, and defining frequency ranges and severity levels for seismic tests.
- Combined Test and Analysis: Outlines how computational analysis complements physical testing to evaluate vibrational and functional performance under seismic conditions.
Evaluation Criteria: Specifies how to combine stresses, assess acceptance based on seismic simulation, and evaluate the post-test functionality of the circuit-breakers. It also defines allowable stress limits to guarantee structural integrity.
Documentation: Indicates the necessary test reports, analysis documentation, and other information required to support seismic qualification claims.
Annexes: Contains informative annexes on circuit-breaker characterization and examples of seismic qualification reports, providing practical guidance for implementation.
Applications
The IEC TR 62271-300 standard is indispensable for:
Manufacturers of High-Voltage Circuit-Breakers: Enabling design and production aligned with international seismic safety benchmarks.
Testing Facilities and Certification Bodies: Guiding the development of precise test setups and evaluation protocols for seismic qualification.
Electrical Utilities and Grid Operators: Ensuring installation of seismic-resilient switchgear that maintains system stability and safety during earthquakes.
Engineering Consultants and Seismic Analysts: Facilitating the integration of seismic considerations into the design and assessment of power system components.
Regulatory Authorities: Providing a recognized framework for approving high-voltage equipment in seismic zones.
This standard helps minimize risks of equipment failure due to seismic events, promoting system reliability and personnel safety.
Related Standards
IEC 62271 Series: General standards covering high-voltage switchgear and controlgear specifications, performance, and safety tests.
ISO 22400: Addresses functional safety of electrical equipment subject to vibration and seismic activities.
IEC 60068: Environmental testing for electrotechnical products, which includes tests for mechanical shocks and vibrations.
National Seismic Codes: Regional codes (e.g., IEEE 693, NEHRP, Eurocode 8) often complement IEC provisions by detailing site-specific seismic factors.
Together, these standards establish a comprehensive framework for seismic qualification and safe operation of high-voltage electrical equipment under earthquake conditions.
Keywords: IEC TR 62271-300, seismic qualification, AC circuit-breakers, high-voltage switchgear, seismic testing, earthquake resilience, electrical equipment standards, power system safety, seismic certification, high-voltage controlgear.
Frequently Asked Questions
IEC TR 62271-300:2006 is a technical report published by the International Electrotechnical Commission (IEC). Its full title is "High-voltage switchgear and controlgear - Part 300: Seismic qualification of alternating current circuit-breakers". This standard covers: This technical report applies only to circuit-breakers with their supporting structures which are rigidly connected with the ground, and does not cover the seismic qualification of circuit-breakers in metal enclosed switchgear.
This technical report applies only to circuit-breakers with their supporting structures which are rigidly connected with the ground, and does not cover the seismic qualification of circuit-breakers in metal enclosed switchgear.
IEC TR 62271-300:2006 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 29.130.10 - High voltage switchgear and controlgear. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
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Standards Content (Sample)
RAPPORT CEI
TECHNIQUE
IEC
TR 62271-300
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
2006-11
Appareillage à haute tension –
Partie 300:
Qualification sismique des disjoncteurs
à courant alternatif
High-voltage switchgear and controlgear –
Part 300:
Seismic qualification of alternating
current circuit-breakers
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC/TR 62271-300:2006
Numérotation des publications Publication numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
ainsi que la liste des publications parues, sont publication, as well as the list of publications issued,
également disponibles par l’intermédiaire de: is also available from the following:
• Site web de la CEI (www.iec.ch) • IEC Web Site (www.iec.ch)
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
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(www.iec.ch/searchpub) vous permet de faire des (www.iec.ch/searchpub) enables you to search by a
recherches en utilisant de nombreux critères, variety of criteria including text searches,
comprenant des recherches textuelles, par comité technical committees and date of publication. On-
d’études ou date de publication. Des informations en line information is also available on recently
ligne sont également disponibles sur les nouvelles issued publications, withdrawn and replaced
publications, les publications remplacées ou retirées, publications, as well as corrigenda.
ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published • IEC Just Published
Ce résumé des dernières publications parues This summary of recently issued publications
(www.iec.ch/online_news/justpub) est aussi dispo- (www.iec.ch/online_news/justpub) is also available
nible par courrier électronique. Veuillez prendre by email. Please contact the Customer Service
contact avec le Service client (voir ci-dessous) Centre (see below) for further information.
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• Service clients • Customer Service Centre
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Tél: +41 22 919 02 11 Tel: +41 22 919 02 11
Fax: +41 22 919 03 00 Fax: +41 22 919 03 00
.
RAPPORT CEI
TECHNIQUE
IEC
TR 62271-300
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
2006-11
Appareillage à haute tension –
Partie 300:
Qualification sismique des disjoncteurs
à courant alternatif
High-voltage switchgear and controlgear –
Part 300:
Seismic qualification of alternating
current circuit-breakers
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Commission Electrotechnique Internationale
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– 2 – TR 62271-300 © CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.6
1 Domaine d'application et objet.10
2 Références normatives.10
3 Termes et définitions .12
4 Exigences pour la qualification sismique .12
5 Analyse préliminaire .12
5.1 Choix du spécimen d’essai représentatif .12
5.2 Modèle mathématique du disjoncteur .12
5.3 Niveaux de sévérité.14
6 Qualification par essais .14
6.1 Introduction .14
6.2 Montage .16
6.3 Contraintes externes .16
6.4 Mesures .16
6.5 Gamme de fréquences .16
6.6 Sévérité de l'essai .16
6.7 Essais .18
7 Qualification par combinaison d'essais et de calculs.18
7.1 Introduction .18
7.2 Données vibratoires et fonctionnelles .20
7.3 Calcul.20
8 Evaluation de la qualification sismique .24
8.1 Combinaison des contraintes.24
8.2 Critères d'acceptation de la simulation sismique.24
8.3 Evaluation fonctionnelle des résultats d'essai.24
8.4 Contraintes admissibles .26
9 Documentation .26
9.1 Renseignements pour la qualification sismique .26
9.2 Rapport d'essai .26
9.3 Rapport de calculs .26
Annexe A (informative) Caractérisation du disjoncteur .36
Annexe B (informative) Rapport de qualification sismique.42
Bibliographie.48
Figure 1 – RRS pour disjoncteurs et leurs assemblages montés au sol – Niveau de
qualification: AF5: ZPA = 5 m/s (0,5 g).28
Figure 2 – RRS pour disjoncteurs et leurs assemblages montés au sol – Niveau de
qualification: AF3: ZPA = 3 m/s (0,3 g).30
Figure 3 – RRS pour disjoncteurs et leurs assemblages montés au sol – Niveau de
qualification: AF2: ZPA = 2 m/s (0,2 g).32
Figure 4 – Exemple de combinaison des contraintes.34
TR 62271-300 © IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.7
1 Scope and object.11
2 Normative references .11
3 Definitions .13
4 Seismic qualification requirements .13
5 Preliminary analysis .13
5.1 Selection of the representative test specimen.13
5.2 Mathematical model of the circuit-breaker .13
5.3 Severity levels.15
6 Qualification by test.15
6.1 Introduction .15
6.2 Mounting .17
6.3 External load .17
6.4 Measurements.17
6.5 Frequency range.17
6.6 Test severity .17
6.7 Testing .19
7 Qualification by combined test and analysis .19
7.1 Introduction .19
7.2 Vibrational and functional data .21
7.3 Analysis .21
8 Evaluation of the seismic qualification .25
8.1 Combination of stresses .25
8.2 Acceptance criteria of the seismic simulation.25
8.3 Functional evaluation of the test results .25
8.4 Allowable stresses .27
9 Documentation .27
9.1 Information for seismic qualification.27
9.2 Test report .27
9.3 Analysis report .27
Annex A (informative) Characterisation of the circuit-breaker.37
Annex B (informative) Seismic Qualification Report .43
Bibliography.49
Figure 1 – RRS for ground-mounted circuit-breaker and their assemblies – Qualification
level: AF5: ZPA = 5 m/s (0,5 g) .29
Figure 2 – RRS for ground-mounted circuit-breaker and their assemblies – Qualification
level: AF3: ZPA = 3 m/s (0,3 g) .31
Figure 3 – RRS for ground-mounted circuit-breaker and their assemblies – Qualification
level: AF2: ZPA = 2 m/s (0,2 g) .33
Figure 4 – Example for combination of stresses .35
– 4 – TR 62271-300 © CEI:2006
Figure A.1 – Abaque pour la détermination d’un facteur d’amortissement équivalent .40
Tableau 1 – Niveaux de qualification sismique – Degrés de sévérité horizontale.14
TR 62271-300 © IEC:2006 – 5 –
Figure A.1 – Monogram for the determination of equivalent damping ratio .41
Table 1 – Seismic qualification levels – Horizontal severities .15
– 6 – TR 62271-300 © CEI:2006
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
APPAREILLAGE À HAUTE TENSION –
Partie 300: Qualification sismique des disjoncteurs
à courant alternatif
AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est l’élaboration des Normes
internationales. Toutefois, un comité d'études peut proposer la publication d'un rapport
technique lorsqu’il a réuni des données de nature différente de celles qui sont normalement
publiées comme Normes internationales, cela pouvant comprendre, par exemple, des
informations sur l'état de la technique.
La CEI 62271-300, qui est un rapport technique, a été établie par le sous-comité 17A:
Appareillage à haute tension, du comité d'études 17 de la CEI: Appareillage.
Ce rapport technique annule et remplace la première édition de la CEI 61166/TR et constitue
une révision technique.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 7 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
HIGH-VOLTAGE SWITCHGEAR AND CONTROLGEAR –
Part 300: Seismic qualification of alternating current
circuit-breakers
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising all
national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote international co-
operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To this end and in addition
to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports, Publicly
Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC Publication(s)”). Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may participate in
this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising with the IEC also
participate in this preparation. IEC collaborates closely with the International Organization for Standardization (ISO) in
accordance with conditions determined by agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all interested
IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence between any
IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any equipment
declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and members
of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or other damage of
any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and expenses arising out of the
publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of patent
rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. However, a
technical committee may propose the publication of a technical report when it has collected data of
a different kind from that which is normally published as an International Standard, for example
"state of the art".
IEC 62271-300, which is a technical report, has been prepared by subcommittee 17A: High-voltage
switchgear and controlgear, of IEC technical committee 17: Switchgear and controlgear.
This technical report cancels and replaces the first edition of IEC/TR 61166 and constitutes a
technical revision.
– 8 – TR 62271-300 © CEI:2006
Le texte de ce rapport technique est issu des documents suivants:
Projet d'enquête Rapport de vote
17A/760/DTR 17A/763/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de ce rapport technique.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Une liste de toutes les parties de la série CEI 62271, présentées sous le titre général
Appareillage à haute tension peut être consultée sur le site web de la CEI.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous "http://webstore.iec.ch" dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• reconduite,
• supprimée,
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 9 –
The text of this technical report is based on the following documents:
Enquiry draft Report on voting
17A/760/DTR 17A/763/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical report can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
A list of all parts of IEC 62271 series, under the general title High-voltage switchgear and
controlgear can be found on the IEC website.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until the
maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in the data
related to the specific publication. At this date, the publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 10 – TR 62271-300 © CEI:2006
APPAREILLAGE À HAUTE TENSION –
Partie 300: Qualification sismique des disjoncteurs
à courant alternatif
1 Domaine d'application et objet
Le présent rapport technique ne s'applique qu'aux disjoncteurs dont les châssis-supports sont
fixés au sol de façon rigide, et ne couvre pas la qualification sismique des disjoncteurs inclus
dans l'appareillage sous enveloppe métallique.
Lorsque les disjoncteurs ne sont pas montés au sol, par exemple dans un bâtiment, les
conditions d’application font l’objet d’un accord entre les utilisateurs et les constructeurs.
Il convient que la qualification sismique des disjoncteurs prenne en compte tout équipement
auxiliaire et de commande monté sur le châssis du disjoncteur. Si l'équipement auxiliaire et
de commande est monté sur un châssis séparé, il peut être qualifié de manière indépendante.
Le présent rapport technique est un guide qui donne des procédures pour la qualification
sismique des disjoncteurs montés au sol.
La qualification sismique d'un disjoncteur n'est effectuée que sur demande.
Le présent rapport technique spécifie des niveaux de sévérité sismique et donne un choix de
méthodes qui peuvent être utilisées pour démontrer la conformité des disjoncteurs pour
lesquels une qualification sismique est exigée.
NOTE Aux USA, la qualification sismique des disjoncteurs est conduite conformément à l'IEEE 693: IEEE
Recommended Practice for Seismic Design of Substations.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60068-2-6: Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Fc et guide: Vibrations
(sinusoïdales)
CEI 60068-2-47: Essais d'environnement – Partie 2-47: Essais – Fixation de composants,
matériels et autres articles pour essais de vibrations, d’impacts et autres essais dynamiques
CEI 60068-2-57: Essais d'environnement – Partie 2-57: Essais – Essai Ff : Vibrations –
Méthode par accélérogrammes
CEI 60068-3-3: Essais d'environnement – Partie 3: Guide – Méthodes d'essais sismiques
applicables aux matériels
CEI 60721-2-6: Classification des conditions d’environnement – Partie 2: Conditions
d’environnement présentes dans la nature – Vibrations et chocs sismiques
CEI 62155: Isolateurs creux avec ou sans pression interne, en matière céramique ou en
verre, pour utilisation dans des appareillages prévus pour des tensions nominales
supérieures à 1 000 V
TR 62271-300 © IEC:2006 – 11 –
HIGH-VOLTAGE SWITCHGEAR AND CONTROLGEAR –
Part 300: Seismic qualification of alternating current
circuit-breakers
1 Scope and object
This technical report applies only to circuit-breakers with their supporting structures which are
rigidly connected with the ground, and does not cover the seismic qualification of circuit-breakers in
metal enclosed switchgear.
Where circuit-breakers are not ground mounted, for example in a building, conditions for application
are subject to agreement between users and manufacturers.
The seismic qualification of the circuit-breakers should take into account any auxiliary and control
equipment which is mounted on the circuit-breaker structure. If the auxiliary and control equipment
is mounted on a separate structure, it may be qualified independently.
This technical report is a guide providing procedures to seismically qualify ground mounted circuit-
breakers.
The seismic qualification of a circuit-breaker is only performed upon request.
This technical report specifies seismic severity levels and gives a choice of methods that can be
applied to demonstrate the performance of circuit-breakers for which seismic qualification is
required.
NOTE In the USA, the evaluation of the seismic qualifications for circuit breakers is conducted in accordance with
IEEE 693: IEEE Recommended Practice for Seismic Design of Substations.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For
dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the
referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60068-2-6: Environmental testing – Part 2: Tests – Test Fc and guidance: Vibration (sinusoidal)
IEC 60068-2-47: Environmental testing – Part 2-47: Tests – Mounting of components, equipment
and other articles for vibration, impact and similar dynamic tests
IEC 60068-2-57: Environmental testing – Part 2-57: Tests – Test Ff. Vibration – Time history
method
IEC 60068-3-3: Environmental testing – Part 3: Guidance – Seismic test methods for equipments
IEC 60721-2-6: Classification of environmental conditions – Part 2: Environmental conditions
appearing in nature – Earthquake vibration and shock
IEC 62155: Hollow pressurized and unpressurized ceramic and glass insulators for use in electrical
equipment with rated voltages greater than 1 000 V
– 12 – TR 62271-300 © CEI:2006
CEI 62271-100: Appareillage à haute tension – Partie 100: Disjoncteurs à courant alternatif à
haute tension
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de la CEI 60068-3-3 et de la
CEI 62271-100 s’appliquent.
4 Exigences pour la qualification sismique
Il convient que la qualification sismique démontre l'aptitude du disjoncteur à supporter les
contraintes sismiques et à garder son fonctionnement spécifié, aussi bien pendant le séisme
qu'après.
Il convient qu’aucune défaillance des circuits principaux, des circuits auxiliaires et de
commande, y compris des châssis de montage pertinents, ne se produise.
Il convient que l’équipement fonctionne correctement après le séisme, tel que défini en 8.3
et 8.4.
Il convient d’utiliser des méthodes analytiques, des méthodes expérimentales ou une
combinaison des deux pour réaliser la qualification sismique.
Si des méthodes analytiques sont utilisées, un nombre suffisant de données est nécessaire,
tel que défini en 7.2; sinon, il convient qu’un spécimen représentant le système en termes de
structure et de fonction soit soumis à un essai.
Il convient d'utiliser ces données expérimentales de base pour l’étalonnage dans les
méthodes analytiques.
Pour les disjoncteurs complets, il convient de considérer la méthode analytique comme
suffisante pour démontrer la qualification sismique.
5 Analyse préliminaire
5.1 Choix du spécimen d’essai représentatif
En raison de la limitation des moyens d’essais disponibles, la qualification sismique des
disjoncteurs peut nécessiter la définition et le choix d’un spécimen d’essai différent. Il
convient que le constructeur démontre que le spécimen d'essai représente l'ensemble du
disjoncteur dans le but de vérifications structurelles et fonctionnelles.
Il est recommandé d'identifier le comportement dynamique du disjoncteur (fréquences propres
et facteurs d’amortissement) par les expérimentations telles que décrites à l’Annexe A.
5.2 Modèle mathématique du disjoncteur
Sur la base d’informations techniques concernant les caractéristiques de conception, il
convient de créer un modèle tridimensionnel du disjoncteur. Il convient qu’un modèle de ce
type ait une précision suffisante pour décrire le comportement dynamique du disjoncteur dans
la gamme de fréquences étudiée.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 13 –
IEC 62271-100: High-voltage switchgear and controlgear – Part 100: High-voltage alternating-
current circuit-breakers
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in IEC 60068-3-3 and
IEC 62271-100 apply.
4 Seismic qualification requirements
The seismic qualification should demonstrate the circuit-breaker's ability to withstand seismic stress
and to maintain its specified function, both during and after the seismic event.
No failure on the main circuits, the control and auxiliary circuit, including the relevant mounting
structures, should occur.
The equipment should properly operate after the seismic event as defined in 8.3 and 8.4.
Analytical methods, experimental methods or a combination of both should be used to perform the
seismic qualification
If analytical methods are used, sufficient data is required as defined in 7.2; if not, a sample
specimen representing the system for the purpose of structure and function should be subjected to
a test.
This basic experimental data should be used as input for calibration in analytical methods.
For complete circuit-breakers the analytical method should be considered as a sufficient
demonstration for seismic qualification.
5 Preliminary analysis
5.1 Selection of the representative test specimen
Due to limitation of the available experimental facilities, the seismic qualification of circuit-breakers
may require the definition and the choice of a different test specimen. The manufacturer should
demonstrate that the test specimen represents the whole circuit-breaker for the purpose of
structural and functional checks.
It is recommended to identify the dynamic behaviour of the circuit-breaker (natural frequencies and
damping ratios) through the experimental activities of Annex A.
5.2 Mathematical model of the circuit-breaker
On the basis of technical information concerning the design characteristics, a three-dimensional
model of the circuit-breaker should be created. Such a model should have sufficient sensitivity to
describe the dynamic behaviour of the circuit-breaker in the frequency range being studied.
– 14 – TR 62271-300 © CEI:2006
5.3 Niveaux de sévérité
Il convient de choisir de préférence les niveaux de sévérité dans le Tableau 1. Il est possible
d’utiliser des spectres spécifiques au site ou un spectre résultant d’études sismologiques
spécifiques (exemple de carte nationale d’activité sismique).
Tableau 1 – Niveaux de qualification sismique – Degrés de sévérité horizontale
Niveau de Spectre de réponse Accélération à
qualification spécifié (RRS; en période nulle (ZPA;
anglais required en anglais zero
response spectrum) period acceleration)
m/s
AF5 Elevé Figure 1 5
AF3 Modéré Figure 2 3
AF2 Faible Figure 3 2
Pour les degrés de sévérité verticale, le facteur de direction (D) est 0,5 (voir CEI 60068-3-3).
NOTE 1 Les données présentées au Tableau 1 proviennent de la CEI 60721-2-6.
NOTE 2 Parmi les autres spectres de réponse, on peut citer par exemple: Endesa, Edelca, IEEE 693 et
Eurocode 8.
NOTE 3 Des informations sur la corrélation entre niveaux de qualification sismique et différentes échelles
sismiques sont données dans la CEI 60721-2-6.
NOTE 4 Dans certaines zones, les niveaux de qualification sismique excèdent ceux de ce rapport technique, par
exemple au Japon, aux USA, en Indonésie. Il convient que des précautions soient prises pour l'application de la
qualification des équipements conformément à ce rapport technique dans ces zones.
Il convient que le niveau de qualification soit choisi conformément aux mouvements du
sol correspondant aux séismes maximaux prévisibles à l'emplacement de l'installation. Ce
niveau correspond au séisme de niveau S2 (voir CEI 60068-3-3).
6 Qualification par essais
6.1 Introduction
Il convient que les procédures pour les essais de qualification des disjoncteurs soient
conformes à la méthode par accélérogrammes indiquée dans la CEI 60068-2-57.
Il convient que la qualification soit effectuée sur un spécimen d’essai représentatif, tel que
décrit en 5.2.
Il convient que l'influence dynamique du châssis soit déterminée par le calcul si le disjoncteur
ne peut pas être essayé avec son propre châssis-support (par exemple à cause de sa taille).
Il convient de soumettre le disjoncteur aux essais en position fermée.
Il convient d’effectuer la qualification:
– sur le disjoncteur complet lorsque tous les pôles sont montés sur le même châssis-
support;
– sur un seul pôle dans le cas de disjoncteurs à trois pôles séparés;
– sur un seul module avec son ou ses éléments de coupure dans le cas de pôles à plusieurs
organes de coupure sur des châssis-supports individuels.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 15 –
5.3 Severity levels
The severity levels should preferably be chosen from Table 1. It is possible to use site specific
spectra or one resulting from seismological specific studies (example national map of earthquake
activity).
Table 1 – Seismic qualification levels – Horizontal severities
Qualification level Required response Zero period
spectrum (RRS) acceleration (ZPA)
m/s
AF5 High Figure 1 5
AF3 Moderate Figure 2 3
AF2 Low Figure 3 2
For vertical severities, the direction factor (D) is 0,5 (see IEC 60068-3-3).
NOTE 1 The data given in Table 1 have been taken from IEC 60721-2-6.
NOTE 2 Examples of other response spectra are: Endesa, Edelca, IEEE 693 and Eurocode 8
NOTE 3 Information on the correlation between seismic qualification levels and different seismic scales is given
IEC 60721-2-6.
NOTE 4 In some areas the seismic qualification level exceeds that of this technical report, for example Japan, USA,
Indonesia. Care should be taken when applying equipment qualified in accordance with this technical report to such areas.
The selected qualification level should be in accordance with expected earthquakes at maximum
ground motions for the location of installation. This level corresponds to S2 earthquake (see
IEC 60068-3-3).
6 Qualification by test
6.1 Introduction
The test procedure for qualification of a circuit-breaker by test should be in accordance with the
time history test method stated in IEC 60068-2-57.
The qualification should be carried out on a representative test specimen, as described in 5.2.
If a circuit-breaker cannot be tested with its supporting structure (for example, due to its size), the
dynamic contribution of the structure should be determined by analysis.
The circuit-breaker should be tested in the closed position.
The qualification should be carried out:
– on a complete circuit-breaker when all poles are mounted on the same supporting structure;
– on one pole in the case of a circuit-breaker with three separate poles;
– on one column with its breaking unit(s) in the case of multi-break poles on separate supporting
structures.
– 16 – TR 62271-300 © CEI:2006
6.2 Montage
La CEI 60068-2-47 donne des exigences générales de montage. Il convient que le disjoncteur
soit monté comme en service, avec ses amortisseurs (le cas échéant).
NOTE Pour de plus amples détails concernant les matériels normalement utilisés avec des amortisseurs de
vibrations, voir l’Annexe A de la CEI 60068-2-6. Il convient que l'orientation horizontale du disjoncteur soit telle que
l'axe de l'excitation agisse selon ses deux axes orthogonaux principaux.
Il est recommandé qu'aucune fixation ou connexion nécessaire seulement pour l'essai
n'affecte le comportement dynamique du disjoncteur.
Il convient que la méthode de montage du disjoncteur soit décrite en détail et qu’elle
comprenne une description de toutes les fixations et raccordements d’interface (voir
CEI 60068-2-47).
6.3 Contraintes externes
Les contraintes correspondant aux conditions électriques, climatiques et mécaniques de
service ne peuvent généralement pas être simulées pendant l'essai sismique. Cela s’applique
également à la pression interne du disjoncteur à cause des exigences de sécurité pour les
laboratoires d'essai.
NOTE Pour la combinaison des contraintes sismiques et de service, voir 8.1.
Il convient que le disjoncteur ne soit pas manœuvré pendant les essais sismiques; il convient
de mettre sous tension les circuits auxiliaires et de commande, afin de détecter tout
battement de relais, mais il convient qu’ils ne fassent pas fonctionner le disjoncteur.
6.4 Mesures
Il convient que les mesures soient effectuées conformément à la CEI 60068-2-57, et qu'elles
comprennent:
– les mouvements de vibration des composants où des déviations maximales et des
déplacements relatifs significatifs sont attendus;
– les contraintes appliquées aux éléments critiques (par exemple aux porcelaines).
6.5 Gamme de fréquences
Les spectres sismiques ne contiennent généralement pas de fréquences supérieures à 35 Hz.
Pour cette raison, il convient que la gamme de fréquences soit comprise entre 0,1 Hz et
35 Hz.
6.6 Sévérité de l'essai
Il convient que la sévérité de l'essai soit choisie conformément à l'Article 5.
Les spectres de réponse spécifiés recommandés sont donnés aux Figures 1 à 3 pour les
différents niveaux de qualification sismique. Les courbes se rapportent à des facteurs
d'amortissement du disjoncteur de 1 %, 2 %, 5 %, 10 % et 20 % ou plus.
Des valeurs différentes d'amortissement peuvent être obtenues par interpolation linéaire.
NOTE L’interpolation linéaire est une approche conservatrice.
La méthode par accélérogrammes convient mieux parce qu'elle simule de plus près les
conditions réelles, en particulier si le comportement du disjoncteur en essai n'est pas linéaire.
Il convient que la méthode d'essai soit conforme à la CEI 60068-2-57.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 17 –
6.2 Mounting
General mounting requirements are given in IEC 60068-2-47. The circuit-breaker should be
mounted as in service including dampers (if any).
NOTE For more detailed guidance in case of equipment normally used with vibration dampers, see Annex A of
IEC 60068-2-6.The horizontal orientation of the circuit-breaker should be in the direction of excitation acting along its two
main orthogonal axes.
Any fixtures or connections required only for testing should not affect the dynamic behaviour of the
circuit-breaker.
The method of mount
...
RAPPORT CEI
TECHNIQUE
IEC
TR 62271-300
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
2006-11
Appareillage à haute tension –
Partie 300:
Qualification sismique des disjoncteurs
à courant alternatif
High-voltage switchgear and controlgear –
Part 300:
Seismic qualification of alternating
current circuit-breakers
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC/TR 62271-300:2006
Numérotation des publications Publication numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
ainsi que la liste des publications parues, sont publication, as well as the list of publications issued,
également disponibles par l’intermédiaire de: is also available from the following:
• Site web de la CEI (www.iec.ch) • IEC Web Site (www.iec.ch)
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(www.iec.ch/searchpub) vous permet de faire des (www.iec.ch/searchpub) enables you to search by a
recherches en utilisant de nombreux critères, variety of criteria including text searches,
comprenant des recherches textuelles, par comité technical committees and date of publication. On-
d’études ou date de publication. Des informations en line information is also available on recently
ligne sont également disponibles sur les nouvelles issued publications, withdrawn and replaced
publications, les publications remplacées ou retirées, publications, as well as corrigenda.
ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published • IEC Just Published
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nible par courrier électronique. Veuillez prendre by email. Please contact the Customer Service
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Fax: +41 22 919 03 00 Fax: +41 22 919 03 00
.
RAPPORT CEI
TECHNIQUE
IEC
TR 62271-300
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
2006-11
Appareillage à haute tension –
Partie 300:
Qualification sismique des disjoncteurs
à courant alternatif
High-voltage switchgear and controlgear –
Part 300:
Seismic qualification of alternating
current circuit-breakers
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T
Commission Electrotechnique Internationale
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МеждународнаяЭлектротехническаяКомиссия
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– 2 – TR 62271-300 © CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.6
1 Domaine d'application et objet.10
2 Références normatives.10
3 Termes et définitions .12
4 Exigences pour la qualification sismique .12
5 Analyse préliminaire .12
5.1 Choix du spécimen d’essai représentatif .12
5.2 Modèle mathématique du disjoncteur .12
5.3 Niveaux de sévérité.14
6 Qualification par essais .14
6.1 Introduction .14
6.2 Montage .16
6.3 Contraintes externes .16
6.4 Mesures .16
6.5 Gamme de fréquences .16
6.6 Sévérité de l'essai .16
6.7 Essais .18
7 Qualification par combinaison d'essais et de calculs.18
7.1 Introduction .18
7.2 Données vibratoires et fonctionnelles .20
7.3 Calcul.20
8 Evaluation de la qualification sismique .24
8.1 Combinaison des contraintes.24
8.2 Critères d'acceptation de la simulation sismique.24
8.3 Evaluation fonctionnelle des résultats d'essai.24
8.4 Contraintes admissibles .26
9 Documentation .26
9.1 Renseignements pour la qualification sismique .26
9.2 Rapport d'essai .26
9.3 Rapport de calculs .26
Annexe A (informative) Caractérisation du disjoncteur .36
Annexe B (informative) Rapport de qualification sismique.42
Bibliographie.48
Figure 1 – RRS pour disjoncteurs et leurs assemblages montés au sol – Niveau de
qualification: AF5: ZPA = 5 m/s (0,5 g).28
Figure 2 – RRS pour disjoncteurs et leurs assemblages montés au sol – Niveau de
qualification: AF3: ZPA = 3 m/s (0,3 g).30
Figure 3 – RRS pour disjoncteurs et leurs assemblages montés au sol – Niveau de
qualification: AF2: ZPA = 2 m/s (0,2 g).32
Figure 4 – Exemple de combinaison des contraintes.34
TR 62271-300 © IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.7
1 Scope and object.11
2 Normative references .11
3 Definitions .13
4 Seismic qualification requirements .13
5 Preliminary analysis .13
5.1 Selection of the representative test specimen.13
5.2 Mathematical model of the circuit-breaker .13
5.3 Severity levels.15
6 Qualification by test.15
6.1 Introduction .15
6.2 Mounting .17
6.3 External load .17
6.4 Measurements.17
6.5 Frequency range.17
6.6 Test severity .17
6.7 Testing .19
7 Qualification by combined test and analysis .19
7.1 Introduction .19
7.2 Vibrational and functional data .21
7.3 Analysis .21
8 Evaluation of the seismic qualification .25
8.1 Combination of stresses .25
8.2 Acceptance criteria of the seismic simulation.25
8.3 Functional evaluation of the test results .25
8.4 Allowable stresses .27
9 Documentation .27
9.1 Information for seismic qualification.27
9.2 Test report .27
9.3 Analysis report .27
Annex A (informative) Characterisation of the circuit-breaker.37
Annex B (informative) Seismic Qualification Report .43
Bibliography.49
Figure 1 – RRS for ground-mounted circuit-breaker and their assemblies – Qualification
level: AF5: ZPA = 5 m/s (0,5 g) .29
Figure 2 – RRS for ground-mounted circuit-breaker and their assemblies – Qualification
level: AF3: ZPA = 3 m/s (0,3 g) .31
Figure 3 – RRS for ground-mounted circuit-breaker and their assemblies – Qualification
level: AF2: ZPA = 2 m/s (0,2 g) .33
Figure 4 – Example for combination of stresses .35
– 4 – TR 62271-300 © CEI:2006
Figure A.1 – Abaque pour la détermination d’un facteur d’amortissement équivalent .40
Tableau 1 – Niveaux de qualification sismique – Degrés de sévérité horizontale.14
TR 62271-300 © IEC:2006 – 5 –
Figure A.1 – Monogram for the determination of equivalent damping ratio .41
Table 1 – Seismic qualification levels – Horizontal severities .15
– 6 – TR 62271-300 © CEI:2006
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
APPAREILLAGE À HAUTE TENSION –
Partie 300: Qualification sismique des disjoncteurs
à courant alternatif
AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est l’élaboration des Normes
internationales. Toutefois, un comité d'études peut proposer la publication d'un rapport
technique lorsqu’il a réuni des données de nature différente de celles qui sont normalement
publiées comme Normes internationales, cela pouvant comprendre, par exemple, des
informations sur l'état de la technique.
La CEI 62271-300, qui est un rapport technique, a été établie par le sous-comité 17A:
Appareillage à haute tension, du comité d'études 17 de la CEI: Appareillage.
Ce rapport technique annule et remplace la première édition de la CEI 61166/TR et constitue
une révision technique.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 7 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
HIGH-VOLTAGE SWITCHGEAR AND CONTROLGEAR –
Part 300: Seismic qualification of alternating current
circuit-breakers
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising all
national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote international co-
operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To this end and in addition
to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports, Publicly
Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC Publication(s)”). Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may participate in
this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising with the IEC also
participate in this preparation. IEC collaborates closely with the International Organization for Standardization (ISO) in
accordance with conditions determined by agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all interested
IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence between any
IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any equipment
declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and members
of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or other damage of
any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and expenses arising out of the
publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of patent
rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. However, a
technical committee may propose the publication of a technical report when it has collected data of
a different kind from that which is normally published as an International Standard, for example
"state of the art".
IEC 62271-300, which is a technical report, has been prepared by subcommittee 17A: High-voltage
switchgear and controlgear, of IEC technical committee 17: Switchgear and controlgear.
This technical report cancels and replaces the first edition of IEC/TR 61166 and constitutes a
technical revision.
– 8 – TR 62271-300 © CEI:2006
Le texte de ce rapport technique est issu des documents suivants:
Projet d'enquête Rapport de vote
17A/760/DTR 17A/763/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de ce rapport technique.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Une liste de toutes les parties de la série CEI 62271, présentées sous le titre général
Appareillage à haute tension peut être consultée sur le site web de la CEI.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous "http://webstore.iec.ch" dans les
données relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera
• reconduite,
• supprimée,
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 9 –
The text of this technical report is based on the following documents:
Enquiry draft Report on voting
17A/760/DTR 17A/763/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical report can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
A list of all parts of IEC 62271 series, under the general title High-voltage switchgear and
controlgear can be found on the IEC website.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until the
maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in the data
related to the specific publication. At this date, the publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 10 – TR 62271-300 © CEI:2006
APPAREILLAGE À HAUTE TENSION –
Partie 300: Qualification sismique des disjoncteurs
à courant alternatif
1 Domaine d'application et objet
Le présent rapport technique ne s'applique qu'aux disjoncteurs dont les châssis-supports sont
fixés au sol de façon rigide, et ne couvre pas la qualification sismique des disjoncteurs inclus
dans l'appareillage sous enveloppe métallique.
Lorsque les disjoncteurs ne sont pas montés au sol, par exemple dans un bâtiment, les
conditions d’application font l’objet d’un accord entre les utilisateurs et les constructeurs.
Il convient que la qualification sismique des disjoncteurs prenne en compte tout équipement
auxiliaire et de commande monté sur le châssis du disjoncteur. Si l'équipement auxiliaire et
de commande est monté sur un châssis séparé, il peut être qualifié de manière indépendante.
Le présent rapport technique est un guide qui donne des procédures pour la qualification
sismique des disjoncteurs montés au sol.
La qualification sismique d'un disjoncteur n'est effectuée que sur demande.
Le présent rapport technique spécifie des niveaux de sévérité sismique et donne un choix de
méthodes qui peuvent être utilisées pour démontrer la conformité des disjoncteurs pour
lesquels une qualification sismique est exigée.
NOTE Aux USA, la qualification sismique des disjoncteurs est conduite conformément à l'IEEE 693: IEEE
Recommended Practice for Seismic Design of Substations.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références
non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60068-2-6: Essais d'environnement – Partie 2: Essais – Essai Fc et guide: Vibrations
(sinusoïdales)
CEI 60068-2-47: Essais d'environnement – Partie 2-47: Essais – Fixation de composants,
matériels et autres articles pour essais de vibrations, d’impacts et autres essais dynamiques
CEI 60068-2-57: Essais d'environnement – Partie 2-57: Essais – Essai Ff : Vibrations –
Méthode par accélérogrammes
CEI 60068-3-3: Essais d'environnement – Partie 3: Guide – Méthodes d'essais sismiques
applicables aux matériels
CEI 60721-2-6: Classification des conditions d’environnement – Partie 2: Conditions
d’environnement présentes dans la nature – Vibrations et chocs sismiques
CEI 62155: Isolateurs creux avec ou sans pression interne, en matière céramique ou en
verre, pour utilisation dans des appareillages prévus pour des tensions nominales
supérieures à 1 000 V
TR 62271-300 © IEC:2006 – 11 –
HIGH-VOLTAGE SWITCHGEAR AND CONTROLGEAR –
Part 300: Seismic qualification of alternating current
circuit-breakers
1 Scope and object
This technical report applies only to circuit-breakers with their supporting structures which are
rigidly connected with the ground, and does not cover the seismic qualification of circuit-breakers in
metal enclosed switchgear.
Where circuit-breakers are not ground mounted, for example in a building, conditions for application
are subject to agreement between users and manufacturers.
The seismic qualification of the circuit-breakers should take into account any auxiliary and control
equipment which is mounted on the circuit-breaker structure. If the auxiliary and control equipment
is mounted on a separate structure, it may be qualified independently.
This technical report is a guide providing procedures to seismically qualify ground mounted circuit-
breakers.
The seismic qualification of a circuit-breaker is only performed upon request.
This technical report specifies seismic severity levels and gives a choice of methods that can be
applied to demonstrate the performance of circuit-breakers for which seismic qualification is
required.
NOTE In the USA, the evaluation of the seismic qualifications for circuit breakers is conducted in accordance with
IEEE 693: IEEE Recommended Practice for Seismic Design of Substations.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For
dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the
referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60068-2-6: Environmental testing – Part 2: Tests – Test Fc and guidance: Vibration (sinusoidal)
IEC 60068-2-47: Environmental testing – Part 2-47: Tests – Mounting of components, equipment
and other articles for vibration, impact and similar dynamic tests
IEC 60068-2-57: Environmental testing – Part 2-57: Tests – Test Ff. Vibration – Time history
method
IEC 60068-3-3: Environmental testing – Part 3: Guidance – Seismic test methods for equipments
IEC 60721-2-6: Classification of environmental conditions – Part 2: Environmental conditions
appearing in nature – Earthquake vibration and shock
IEC 62155: Hollow pressurized and unpressurized ceramic and glass insulators for use in electrical
equipment with rated voltages greater than 1 000 V
– 12 – TR 62271-300 © CEI:2006
CEI 62271-100: Appareillage à haute tension – Partie 100: Disjoncteurs à courant alternatif à
haute tension
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de la CEI 60068-3-3 et de la
CEI 62271-100 s’appliquent.
4 Exigences pour la qualification sismique
Il convient que la qualification sismique démontre l'aptitude du disjoncteur à supporter les
contraintes sismiques et à garder son fonctionnement spécifié, aussi bien pendant le séisme
qu'après.
Il convient qu’aucune défaillance des circuits principaux, des circuits auxiliaires et de
commande, y compris des châssis de montage pertinents, ne se produise.
Il convient que l’équipement fonctionne correctement après le séisme, tel que défini en 8.3
et 8.4.
Il convient d’utiliser des méthodes analytiques, des méthodes expérimentales ou une
combinaison des deux pour réaliser la qualification sismique.
Si des méthodes analytiques sont utilisées, un nombre suffisant de données est nécessaire,
tel que défini en 7.2; sinon, il convient qu’un spécimen représentant le système en termes de
structure et de fonction soit soumis à un essai.
Il convient d'utiliser ces données expérimentales de base pour l’étalonnage dans les
méthodes analytiques.
Pour les disjoncteurs complets, il convient de considérer la méthode analytique comme
suffisante pour démontrer la qualification sismique.
5 Analyse préliminaire
5.1 Choix du spécimen d’essai représentatif
En raison de la limitation des moyens d’essais disponibles, la qualification sismique des
disjoncteurs peut nécessiter la définition et le choix d’un spécimen d’essai différent. Il
convient que le constructeur démontre que le spécimen d'essai représente l'ensemble du
disjoncteur dans le but de vérifications structurelles et fonctionnelles.
Il est recommandé d'identifier le comportement dynamique du disjoncteur (fréquences propres
et facteurs d’amortissement) par les expérimentations telles que décrites à l’Annexe A.
5.2 Modèle mathématique du disjoncteur
Sur la base d’informations techniques concernant les caractéristiques de conception, il
convient de créer un modèle tridimensionnel du disjoncteur. Il convient qu’un modèle de ce
type ait une précision suffisante pour décrire le comportement dynamique du disjoncteur dans
la gamme de fréquences étudiée.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 13 –
IEC 62271-100: High-voltage switchgear and controlgear – Part 100: High-voltage alternating-
current circuit-breakers
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in IEC 60068-3-3 and
IEC 62271-100 apply.
4 Seismic qualification requirements
The seismic qualification should demonstrate the circuit-breaker's ability to withstand seismic stress
and to maintain its specified function, both during and after the seismic event.
No failure on the main circuits, the control and auxiliary circuit, including the relevant mounting
structures, should occur.
The equipment should properly operate after the seismic event as defined in 8.3 and 8.4.
Analytical methods, experimental methods or a combination of both should be used to perform the
seismic qualification
If analytical methods are used, sufficient data is required as defined in 7.2; if not, a sample
specimen representing the system for the purpose of structure and function should be subjected to
a test.
This basic experimental data should be used as input for calibration in analytical methods.
For complete circuit-breakers the analytical method should be considered as a sufficient
demonstration for seismic qualification.
5 Preliminary analysis
5.1 Selection of the representative test specimen
Due to limitation of the available experimental facilities, the seismic qualification of circuit-breakers
may require the definition and the choice of a different test specimen. The manufacturer should
demonstrate that the test specimen represents the whole circuit-breaker for the purpose of
structural and functional checks.
It is recommended to identify the dynamic behaviour of the circuit-breaker (natural frequencies and
damping ratios) through the experimental activities of Annex A.
5.2 Mathematical model of the circuit-breaker
On the basis of technical information concerning the design characteristics, a three-dimensional
model of the circuit-breaker should be created. Such a model should have sufficient sensitivity to
describe the dynamic behaviour of the circuit-breaker in the frequency range being studied.
– 14 – TR 62271-300 © CEI:2006
5.3 Niveaux de sévérité
Il convient de choisir de préférence les niveaux de sévérité dans le Tableau 1. Il est possible
d’utiliser des spectres spécifiques au site ou un spectre résultant d’études sismologiques
spécifiques (exemple de carte nationale d’activité sismique).
Tableau 1 – Niveaux de qualification sismique – Degrés de sévérité horizontale
Niveau de Spectre de réponse Accélération à
qualification spécifié (RRS; en période nulle (ZPA;
anglais required en anglais zero
response spectrum) period acceleration)
m/s
AF5 Elevé Figure 1 5
AF3 Modéré Figure 2 3
AF2 Faible Figure 3 2
Pour les degrés de sévérité verticale, le facteur de direction (D) est 0,5 (voir CEI 60068-3-3).
NOTE 1 Les données présentées au Tableau 1 proviennent de la CEI 60721-2-6.
NOTE 2 Parmi les autres spectres de réponse, on peut citer par exemple: Endesa, Edelca, IEEE 693 et
Eurocode 8.
NOTE 3 Des informations sur la corrélation entre niveaux de qualification sismique et différentes échelles
sismiques sont données dans la CEI 60721-2-6.
NOTE 4 Dans certaines zones, les niveaux de qualification sismique excèdent ceux de ce rapport technique, par
exemple au Japon, aux USA, en Indonésie. Il convient que des précautions soient prises pour l'application de la
qualification des équipements conformément à ce rapport technique dans ces zones.
Il convient que le niveau de qualification soit choisi conformément aux mouvements du
sol correspondant aux séismes maximaux prévisibles à l'emplacement de l'installation. Ce
niveau correspond au séisme de niveau S2 (voir CEI 60068-3-3).
6 Qualification par essais
6.1 Introduction
Il convient que les procédures pour les essais de qualification des disjoncteurs soient
conformes à la méthode par accélérogrammes indiquée dans la CEI 60068-2-57.
Il convient que la qualification soit effectuée sur un spécimen d’essai représentatif, tel que
décrit en 5.2.
Il convient que l'influence dynamique du châssis soit déterminée par le calcul si le disjoncteur
ne peut pas être essayé avec son propre châssis-support (par exemple à cause de sa taille).
Il convient de soumettre le disjoncteur aux essais en position fermée.
Il convient d’effectuer la qualification:
– sur le disjoncteur complet lorsque tous les pôles sont montés sur le même châssis-
support;
– sur un seul pôle dans le cas de disjoncteurs à trois pôles séparés;
– sur un seul module avec son ou ses éléments de coupure dans le cas de pôles à plusieurs
organes de coupure sur des châssis-supports individuels.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 15 –
5.3 Severity levels
The severity levels should preferably be chosen from Table 1. It is possible to use site specific
spectra or one resulting from seismological specific studies (example national map of earthquake
activity).
Table 1 – Seismic qualification levels – Horizontal severities
Qualification level Required response Zero period
spectrum (RRS) acceleration (ZPA)
m/s
AF5 High Figure 1 5
AF3 Moderate Figure 2 3
AF2 Low Figure 3 2
For vertical severities, the direction factor (D) is 0,5 (see IEC 60068-3-3).
NOTE 1 The data given in Table 1 have been taken from IEC 60721-2-6.
NOTE 2 Examples of other response spectra are: Endesa, Edelca, IEEE 693 and Eurocode 8
NOTE 3 Information on the correlation between seismic qualification levels and different seismic scales is given
IEC 60721-2-6.
NOTE 4 In some areas the seismic qualification level exceeds that of this technical report, for example Japan, USA,
Indonesia. Care should be taken when applying equipment qualified in accordance with this technical report to such areas.
The selected qualification level should be in accordance with expected earthquakes at maximum
ground motions for the location of installation. This level corresponds to S2 earthquake (see
IEC 60068-3-3).
6 Qualification by test
6.1 Introduction
The test procedure for qualification of a circuit-breaker by test should be in accordance with the
time history test method stated in IEC 60068-2-57.
The qualification should be carried out on a representative test specimen, as described in 5.2.
If a circuit-breaker cannot be tested with its supporting structure (for example, due to its size), the
dynamic contribution of the structure should be determined by analysis.
The circuit-breaker should be tested in the closed position.
The qualification should be carried out:
– on a complete circuit-breaker when all poles are mounted on the same supporting structure;
– on one pole in the case of a circuit-breaker with three separate poles;
– on one column with its breaking unit(s) in the case of multi-break poles on separate supporting
structures.
– 16 – TR 62271-300 © CEI:2006
6.2 Montage
La CEI 60068-2-47 donne des exigences générales de montage. Il convient que le disjoncteur
soit monté comme en service, avec ses amortisseurs (le cas échéant).
NOTE Pour de plus amples détails concernant les matériels normalement utilisés avec des amortisseurs de
vibrations, voir l’Annexe A de la CEI 60068-2-6. Il convient que l'orientation horizontale du disjoncteur soit telle que
l'axe de l'excitation agisse selon ses deux axes orthogonaux principaux.
Il est recommandé qu'aucune fixation ou connexion nécessaire seulement pour l'essai
n'affecte le comportement dynamique du disjoncteur.
Il convient que la méthode de montage du disjoncteur soit décrite en détail et qu’elle
comprenne une description de toutes les fixations et raccordements d’interface (voir
CEI 60068-2-47).
6.3 Contraintes externes
Les contraintes correspondant aux conditions électriques, climatiques et mécaniques de
service ne peuvent généralement pas être simulées pendant l'essai sismique. Cela s’applique
également à la pression interne du disjoncteur à cause des exigences de sécurité pour les
laboratoires d'essai.
NOTE Pour la combinaison des contraintes sismiques et de service, voir 8.1.
Il convient que le disjoncteur ne soit pas manœuvré pendant les essais sismiques; il convient
de mettre sous tension les circuits auxiliaires et de commande, afin de détecter tout
battement de relais, mais il convient qu’ils ne fassent pas fonctionner le disjoncteur.
6.4 Mesures
Il convient que les mesures soient effectuées conformément à la CEI 60068-2-57, et qu'elles
comprennent:
– les mouvements de vibration des composants où des déviations maximales et des
déplacements relatifs significatifs sont attendus;
– les contraintes appliquées aux éléments critiques (par exemple aux porcelaines).
6.5 Gamme de fréquences
Les spectres sismiques ne contiennent généralement pas de fréquences supérieures à 35 Hz.
Pour cette raison, il convient que la gamme de fréquences soit comprise entre 0,1 Hz et
35 Hz.
6.6 Sévérité de l'essai
Il convient que la sévérité de l'essai soit choisie conformément à l'Article 5.
Les spectres de réponse spécifiés recommandés sont donnés aux Figures 1 à 3 pour les
différents niveaux de qualification sismique. Les courbes se rapportent à des facteurs
d'amortissement du disjoncteur de 1 %, 2 %, 5 %, 10 % et 20 % ou plus.
Des valeurs différentes d'amortissement peuvent être obtenues par interpolation linéaire.
NOTE L’interpolation linéaire est une approche conservatrice.
La méthode par accélérogrammes convient mieux parce qu'elle simule de plus près les
conditions réelles, en particulier si le comportement du disjoncteur en essai n'est pas linéaire.
Il convient que la méthode d'essai soit conforme à la CEI 60068-2-57.
TR 62271-300 © IEC:2006 – 17 –
6.2 Mounting
General mounting requirements are given in IEC 60068-2-47. The circuit-breaker should be
mounted as in service including dampers (if any).
NOTE For more detailed guidance in case of equipment normally used with vibration dampers, see Annex A of
IEC 60068-2-6.The horizontal orientation of the circuit-breaker should be in the direction of excitation acting along its two
main orthogonal axes.
Any fixtures or connections required only for testing should not affect the dynamic behaviour of the
circuit-breaker.
The method of mount
...
The article discusses the seismic qualification of alternating current circuit-breakers in high-voltage switchgear and controlgear. It states that the technical report specifically applies to circuit-breakers that are rigidly connected with the ground and their supporting structures. However, it does not cover the seismic qualification of circuit-breakers in metal enclosed switchgear.
記事タイトル：IEC TR 62271-300：2006 - 高圧スイッチギアおよび制御ギア - 第300部：交流サーキットブレーカーの耐震性評価 記事の内容：この技術レポートは、地面と堅く接続された支持構造を持つ回路ブレーカーにのみ適用され、金属製の封入されたスイッチギア内の回路ブレーカーの耐震性評価はカバーしていません。
기사 제목: IEC TR 62271-300:2006 - 고전압 스위치기어 및 제어기어 - 부분 300: 교류 회로 차단기의 지진인증 기사 내용: 이 기술 보고서는 지반과 강하게 연결된 지지 구조를 가지고있는 회로 차단기에만 적용되며, 금속 캡슐 스위치기어 내의 회로 차단기의 지진인증은 다루지 않습니다.
The article discusses a technical report, IEC TR 62271-300:2006, which pertains to the seismic qualification of alternating current circuit-breakers. Specifically, it addresses circuit-breakers that have supporting structures rigidly connected with the ground. However, it does not cover the seismic qualification of circuit-breakers in metal enclosed switchgear.
기사 제목: IEC TR 62271-300:2006 - 고전압 스위치기어 및 제어기어 - 제 300부문: 교류 회로 차단기의 지진 인증 기사 내용: 이 기술 보고서는 지지구와 강체로 물리적으로 연결된 서포트 구조물의 회로 차단기에만 적용되며, 압축기장형 스위치기어의 회로 차단기의 지진 인증은 다루지 않는다.
記事のタイトル：IEC TR 62271-300:2006 - 高圧スイッチギアおよび制御ギア - 第300部：交流回路ブレーカーの耐震性評価 記事内容：この技術レポートは、地面と剛体に接続されたサポート構造を持つ回路ブレーカーにのみ適用され、メタルケース内のスイッチギアの回路ブレーカーの耐震性評価は対象外です。
Questions, Comments and Discussion
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