öppna

Rubrik 

TEKNISKA BESTÄMMELSER FÖR ELEKTRISK UTRUSTNING 

Beteckning Utgåva Datum Ersätter 

Sid 1 (12) 

TBE 102:2 4 (S) 2011-06-15 TBE 102:2 - Utgåva 3 (S) 

TBE93 / TBE102:2 / 2011-06-15 (tbe1022s.doc) 

Miljöspecifikation för jordbävningsförhållanden 

Innehåll 

Beteckning 

Utgåva 

TBE 102:2 

4 (S) 

1 ALLMÄNT.........................................................................................2 

1.1 Bakgrund ............................................................................................2 

1.2 Övergripande mål avseende jordbävningstålighet .............................2 

1.3 Nykonstruktion eller byte av utrustning.............................................3 

1.4 Tillämpliga standarder och regelverk.................................................3 

2 DEFINITIONER ................................................................................3 

3 MILJÖFÖRHÅLLANDEN................................................................4 

3.1 Allmänt om miljön .............................................................................4 

3.2 Dimensionerande seismisk miljö........................................................5 

3.3 Responsspektra...................................................................................5 

3.4 Seismiska miljöklasser för Forsmark 3 och 

Oskarshamn 3 (F3/O3) .......................................................................6 

3.5 Seismiska miljöklasser för övriga block ............................................6 

3.6 Dämpning ...........................................................................................7 

3.7 Markresponsspektra............................................................................8 

3.8 Exempel på samband mellan markrespons, golvrespons 

och respons för installerad utrustning ................................................10 

3.9 Seismiska miljöklasser – 4 % dämpning............................................11 

3.10 Seismiska miljöklasser – 7 % dämpning............................................12

TBE93 / TBE 102:2 / 2011-06-15 (tbe1022s.doc) 

TBE 102:2 Utgåva 4 (S) Sid 2 (12) 

1 ALLMÄNT 

Dessa Tekniska Bestämmelser ger anvisningar för hur seismiska krav ska formuleras 

och tolkas för elektrisk utrustning avsedd för användning i svenska kärnkraftverk. 

1.1 Bakgrund 

De tio första kärnkraftverken i Sverige dimensionerades ursprungligen utan krav på 

jordbävningstålighet. Anläggningarna bedömdes få ett tillräckligt skydd mot 

jordbävningar genom andra dimensioneringskrav. Med anledning av de höjda 

säkerhetskrav som tillkommit efter uppförandet, har krav på blockens tålighet mot 

jordbävningar skärpts. För de två senast uppförda kärnkraftsblocken Forsmark 3 och 

Oskarshamn 3 (F3/O3) har jordbävningskrav enligt amerikanska regelverk tillämpats 

redan vid konstruktion och uppförande. 

Senare, i ett gemensamt projekt mellan SSM (Strålsäkerhetsmyndigheten) och kraftbolagen 

under åren 1985-1989, definierades en karakteristik för jordbävningar 

(markresponsspektrum) vars frekvensinnehåll och varaktighet är anpassad till 

svenska förhållanden. Responsspektra togs fram för frekvenserna lE-5/år, 1E-6/år 

och 1E-7/år. Se avsnitt 3.7, Figur 1. 

Frekvenserna 1E-5/år respektive 1E-7/år har valts som utgångspunkt för att bedöma 

reaktorns säkra avställning och kylning respektive reaktorinneslutningens utsläppsbegränsande 

förmåga. 

Vid kraftbolagens fortsatta gemensamma arbete med att verifiera anläggningarnas 

seismiska tålighet, har svårigheter uppstått, då svenska jordbävningsspektra har 

högre accelerationer än motsvarande amerikanska för frekvenser över 10 Hz. Detta 

medför att internationell erfarenhet och gjorda provningar vanligen inte är direkt 

tillämpliga för svenska förhållanden. SärSSMlt för elektrisk utrustning, exempelvis 

reläer och kontaktorer, som är känsliga för frekvenser över ca 33 Hz har det visat sig 

svårt att analysera och verifiera tålighet och funktion då inga internationella analyser 

av sådan utrustning gjorts för dessa höga frekvenser. 

För att fortsättningsvis kunna verifiera de äldre kärnkraftverken för seismisk påverkan 

har följande mål formulerats. 

1.2 Övergripande mål avseende jordbävningstålighet 

Strukturer och komponenter av väsentlig betydelse för reaktorns säkra avställning 

och kylning i ett fortvarighetstillstånd ska ha en jordbävningstålighet som är tillräcklig 

för de jordbävningslaster vilka kan förkomma med en genomsnittlig frekvens 

större än 1E-5/år och block. Kravet gäller även vedervågning, varmed avses att 

byggnadsdelar, rörsystem eller utrustning, som inte behöver vara seismiskt 

kvalificerad, inte får orsaka skada på utrustning som erfordras för säker avställning 

vid en jordbävning. 

Som exempel på vedervågningskrav kan nämnas att byggnadsdelar, rörsystem eller 

utrustning inte får lossna, brinna, explodera, orsaka kortslutningar, etc, till följd av 

en jordbävning.



1.3 Nykonstruktion eller byte av utrustning 

Vid nykonstruktion eller byte av komponenttyp (men inte nödvändigtvis vid reparation 

av befintlig jordbävningskvalificerad utrustning) ska riktlinjer enligt denna 

Tekniska Bestämmelse följas. Tillämpliga seismiska krav ska anges i Teknisk 

Specifikation. 

Dessa krav ska omfatta specifika kravresponsspektra eller responsspektra valt enligt 

avsnitt 3.4 eller 3.5. I det senare fallet ska valda spektra enligt seismisk miljöklass 

SL1 - SL6 utgöra en envelopp till specifika kravresponsspektra. 

1.4 Tillämpliga standarder och regelverk 

IEC 60980 

Recommended practices for seismic qualification of electrical equipment of the 

safety system for nuclear generating stations. 

IEEE Std 344 

Recommended Practices for Seismic Qualification of Class 1E Equipment for 

Nuclear Power Generating Stations. 

Andra likvärdiga standarder och regelverk kan användas efter Beställarens 

godkännande. 

2 DEFINITIONER 

Frekvens 

Begreppet frekvens används här med två helt olika betydelser: 

1) Avser inträffandefrekvensen med enheten 1/år. Inträffandefrekvensen är inversen 

av den statistiska medeltiden mellan inträffade jordbävningar för ett kärnkraftblock 

med en maximal markacceleration (PGA) större än ett givet värde. 

2) Avser frekvensinnehållet, med enheten Hz, för de aktuella jordbävningsförloppen. 

Jordbävningslaster 

I dessa sammanhang anges accelerationskrafter med enheten m/s 2 eller g, där 

1 g = 9,81 m/s 2 . 

Dämpning 

Med dämpning avses här energiförluster som minskar svängningarnas styrka och 

varaktighet i mekaniskt svängande system. Dämpning inträffar främst till följd av 

friktion i mekaniska förbindningar och bestående deformationer i konstruktionsmaterialen. 

Dämpning anges i procent av kritisk dämpning, varmed avses att 

nästkommande svängning har x% mindre energiinnehåll än den föregående. Vanliga 

värden på dämpning är 2-10%. 

Nod 

Med nod avses här den positionen i en byggnad för vilken ett responsspektrum är 

framtaget.



PGA (Peak Ground Acceleration) 

Se definition av ZPA. 

Responsspektrum 

Ett responsspektrum är ett diagram visande maximal respons i form av exempelvis 

förflyttning, hastighet eller acceleration, verkande på alla tänkbara 

enfrihetsgradssystem, orsakade av en given tillförd skakning (exempelvis 

markrörelse eller byggnadsrörelse). Vanligen anges ett responsspektrum för en given 

dämpning. Dämpningen gäller för respektive påverkat svängningssystem (uppställd 

utrustning), vid placering i den nod för vilken det framtagna responsspektret gäller. 

Exempel på responsspektra visas i avsnitt 3.8. Responsspektra definieras för de båda 

horisontella riktningarna x- y- samt vertikalt z. För F3/O3 görs normalt ingen 

åtSSMllnad i responsspektra för x- respektive y-riktningen. För de äldre blocken, 

vilka ej konstruerats för seismisk påverkan, kan det föreligga stora SSMllnader i 

responsspektra för x- respektive y-riktningen. Normalt beaktas ett 

enveloppsresponsspektra till de två riktningarna x- respektive y-. 

Time History 

Ett diagram, med enheten tid på x-axeln och acceleration på y-axeln, som beskriver 

den konstruktionsstyrande skakningen. Avsnitt 3.7, Figur 2, beskriver en Time 

History för markrörelsen. En Time History kan också beräknas för ett visst våningsplan, 

vari då ingår såväl dynamiska filter- och förstärkningsfaktorer för byggnaden 

ifråga och andra påverkande konstruktionselement. 

ZPA (Zero Period Acceleration) 

Accelerationsnivå för de höga frekvenserna i den del av responsspektret där inga 

förstärkningseffekter erhålls. Vid ökande frekvens planar responskurvan ut 

asymptotiskt mot ZPA-värdet. ZPA-värdet är ett mått på den största tillförda 

accelerationen och motsvarar toppvärdet i tidsförloppet (time history) som används 

för härledning av responsspektret. De högre accelerationsvärden som erhålls i 

responsspektret beror på resonansfenomen i de påverkade systemen. För 

markacceleration används ofta beteckningen PGA (Peak Ground Acceleration) i 

stället för ZPA. Avsnitt 3.8 visar exempel på responsspektra med respektive ZPAnivåer 

markerade. 

3 MILJÖFÖRHÅLLANDEN 

Detta avsnitt ger grundläggande information om de seismiska belastningar som 

byggnader och utrustningar utsätts för. Verifieringskraven för utrustning med 

seismiska krav är angiven i KBE EP-147. 

3.1 Allmänt om miljön 

En jordbävning ger upphov till både horisontella och vertikala markrörelser. Dessa 

rörelser kan närmast liknas vid brus med ett huvudsakligt frekvensinnehåll under 50 

Hz. Varaktigheten för en svensk större jordbävning är av storleksordningen 

10 sekunder. Se Time History diagrammen i avsnitt 3.7, Figur 2.



3.2 Dimensionerande seismisk miljö 

För svenska kärnkraftblock gäller att så kallade S1 Earthquake enligt IEC 60980 

eller OBE Operating Basis Earthquake enligt amerikanska regelverk (med 

frekvensen 

1E-2/år) inte behöver beaktas. Detta avser en jordbävning som förväntas inträffa 

under anläggningens drifttid. 

Däremot ska S2 Earthquake enligt IEC 60980 eller SSE Safe Shutdown Earthquake 

enligt amerikanska regelverk beaktas. 

Detta innebär att för jordbävningslaster, som kan förkomma med en genomsnittlig 

frekvens större än 1E-5/år och block, ska erforderliga säkerhetsfunktioner visas 

kunna fungera på avsett sätt. 

De markrörelser som definierats för svenska kärnkraftverk visas i avsnitt 3.7, Figur 

1. 

För F3/O3 gäller kurvan som baserats på Regulatory Guide 1.60, men modifierats för 

PGA = 0,15 g, horisontell acceleration. 

3.3 Responsspektra 

Utgående från det givna markresponsspektret enligt avsnitt 3.7, Figur 1, tas aktuella 

golvresponsspektra fram för den nod (plats) där den elektriska utrustningen ska 

placeras. 

De tillämpliga horisontella och vertikala responsspektrerna anges i Teknisk Specifikation. 

I ett tidigt konstruktions- eller upphandlingsskede är möjligen dämpningen 

inte känd för den aktuella elektriska utrustningen, varför responsspektrerna för noden 

bör tas fram för flera dämpningsvärden. Se även avsnitt 3.6. 

För att undvika att ett stort antal responsspektra åberopas vid konstruktion eller upphandling 

av elektrisk utrustning, görs vanligen en förenkling så att verifiering utförs 

mot en seismiska miljöklass enligt detta dokument. Den seismiska miljöklassen blir 

därmed den kravnivå som verifieras i provning enligt KBE EP-147. 

Då man använder denna typ av breddade responsspektra bör det observeras att den 

tillförda energin är proportionell mot roten ur bandbredden. Detta kan medföra att en 

utrustning som klarar varje enSSMlt responsspektrum, inte tål den sammanlagrade 

tillförda energin vid ett prov med ett breddat responsspektrum som utgör en envelopp 

av de enSSMlda responsspektrerna.



3.4 Seismiska miljöklasser för Forsmark 3 och Oskarshamn 3 (F3/O3) 

För F3/03 är konstruktionsstyrande horisontell markrörelse ZPA = 0,15 g. 

Se avsnitt 3.7, Figur 1. Vertikal markrörelse ska förutsättas vara 2/3 av den 

horisontella. 

För F3/O3 gäller schablonmässiga responsspektra baserat på vilken höjd i byggnaden 

som utrustningen placeras samt beroende på hur utrustningen monteras. Det finns tre 

seismiska miljöklasser definierade, klass 3, 4 och 5. För klasserna 3 och 4 ges 

responsspektra för horisontell respektive vertikal riktning. För klass 5 har inga 

specifika responsspektra angivits. Sammanlagring av byggnadsrespons beräknas 

enligt Regulatory Guide 1.92, Rev 1. 

För utrustning monterad direkt på väggar eller golv ska enligt nuvarande krav 

responsspektra tillhörande seismisk miljöklass SL1 eller SL2 tillämpas. För 

utrustning monterad på annan struktur gäller klass SL5. Se Tabell 1 nedan. 

Tabell 1 

Seismisk miljöklass, gällande endast för F3/O3 

Seismisk Utrustningens placering Ersätter tidigare 

miljöklass 

klassbeteckning 

SL1 Utrustning monterad direkt mot byggnadsstruktur, 

0 – 8 m över mark. 

Klass 3 

SL2 Utrustning monterad direkt mot byggnadsstruktur, 

8 – 20 m över mark. 

Klass 4 

SL5 Utrustning monterad på t.ex. rör, ventilationstrummor, 

kabelstegar eller andra strukturer 

Klass 5 

Responskurvor för ovanstående seismiska miljöklasser visas i avsnitt 3.9 och 3.10. 

3.5 Seismiska miljöklasser för övriga block 

För övriga block som ursprungligen ej konstruerats med avseende på jordbävning, är 

det inte tillåtet att utnyttja den schablonmässiga klassindelning för F3/O3. 

För varje utrustning ska kravresponsspektra tas fram för den aktuella utrustningens 

montageposition. När kravresponsspektra tagits fram för både horisontell och 

vertikal acceleration, ska ett responsspektrum väljas som omsluter de framtagna 

horisontella och vertikala kravresponsspektra för de aktuella positionerna. För 

utrustning som kan komma att användas i flera montagepositioner eller byggnader, 

bör responsspektra väljas så att kvalificeringen även blir giltig för samtliga dessa 

positioner och byggnader. Främst ska responsspektret väljas från någon av de 

seismiska miljöklasserna SL1–SL6. I dessa klasser finns responsspektrakurvor 

definierade för dämpningarna 4% och 7%. Andra dämpningsvärden än 4% eller 7% 

bör inte användas vid provning. 

Dämpningsvärdet för provningsspektret får inte vara större än den aktuella 

utrustningens lägsta dämpningsvärde.



Klasserna SL1-SL6 gör ingen åtSSMllnad på vertikal och horisontell acceleration 

med avseende på det provningsspektrum som ska användas. 

Om inget breddat responsspektrum enligt klass SL1-SL6 omsluter aktuella spektra 

för specifika montagepositioner, eller om det breddade spektret bedöms vara alltför 

konservativt, kan i stället de horisontella och vertikala spektrerna för specifika 

montagepositioner användas som kravresponsspektra. 

Tabell 2 

Seismisk miljöklass, alla block utom F3/O3 

Seismisk 

miljöklass 

Utrustningens placering Kommentar 

SL1 Utrustning monterad direkt mot Responsspektra baseras på 

byggnadsstruktur 

beräknade maximala byggnadsresponsspektra. 

SL2 - " - - " - 

SL3 - " - - " - 

SL4 - " - - " - 

SL5 - " - - " - 

SL5 Lägsta tillåtna klass för Responsspektra baseras på 

utrustning monterad på t.ex. rör, beräknade maximala respons- 

ventilationstrummor, kabelstegar 

eller andra installerade strukturer 

spektra för strukturer. 

SL6 Utrustning monterad på t.ex. rör, 

ventilationstrummor, kabelstegar 

eller andra installerade strukturer 

- " - 

Responskurvor för ovanstående seismiska miljöklasser visas i avsnitt 3.9 och 3.10. 

3.6 Dämpning 

Dämpningsvärde vid verifiering genom provning eller analys ska väljas antingen 

enligt accepterad standard, till exempel de i avsnitt 1.4 angivna, eller enligt 

vedertagen praxis, som ska vara dokumenterad. 

Om dämpningsvärdet inte kan fastställas anges 5%.

3.7 Markresponsspektra 



Figur 1 

Diagrammet visar överst, gällande konstruktionsstyrande markresponsspektrum för 

F3/O3, baserat på Regulatory Guide 1.60, modifierad för PGA = 0,15 g horisontell 

acceleration. Övriga kurvor visar senare definierade konstruktionsstyrande markresponsspektrer, 

baserade på specifika svenska förhållanden, med de årliga frekvenserna 

1E-5, 1E-6 och 1E-7. 

Samtliga kurvor avser 5% dämpning.



Figur 2 

Exempel på svenskt jordbävningsförlopp


3.8 Exempel på samband mellan markrespons, golvrespons och respons för installerad 

utrustning 


Exempel på upprepad responsspektrumberäkning. Markresponsspektret, vars utseende 

beror av förläggningsplatsens geologiska beskaffenhet, förstärks i byggnaden 

till ett golvresponsspektrum. Ett elskåp är placerat på golvet, innehållande elektronik 

och andra elektriska komponenter. Golvresponsspektret förstärks i elskåpet till ett 

nytt responsspektrum gällande för en position i elskåpet. Markresponsspektret gäller 

här för 5 % dämpning vid en maximal markacceleration av 1,5 m/s 2 och används vid 

analys av byggnader. Golvresponsspektret gäller här för 4 % dämpning med en 

maximal golvacceleration av 5,5 m/s 2 . 

Skåpet utsätts för accelerationen kännetecknad av golvresponsspektret. En position i 

skåpet uppvisar accelerationer enligt responsspektret betecknat ”Skåprespons”. Det 

är framtaget för dämpningen 5 %. Den maximala accelerationen är 8,0 m/s 2 . Skåpet 

har en resonans vid 24 Hz, vilket ger accelerationsvärden på 36 m/s 2 . 

Skåpets responsspektrum enligt figuren anger således effekten på påverkade komponenter 

(enfrihetsgradsmodeller med 5 % dämpning) i den analyserade positionen i 

skåpet. Om den påverkade komponenten har en resonansfrekvens vid 11 Hz, läser vi 

av accelerationen 19 m/s 2 , medan om resonansen inträffar vid 15 Hz, läser vi av 

36 m/s 2 . Dessa accelerationer uppkommer till följd av en markrörelse av den typ som 

visas i avsnitt 3.7, Figur 2.


3.9 Seismiska miljöklasser – 4 % dämpning 

12 

11 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

g 


SL3 

SL2 

SL1 

SL6 

SL5 

SL4 

1 10 100 

Seismiska miljöklasser - 4 % dämpning 

SL1 SL2 SL3 SL4 SL5 SL6 

Hz g g g g g g 

1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 

1,6 0,4 1,3 1,6 2,0 2,7 3,5 

3 1,7 2,8 3,8 4,6 6,0 8,5 

4 2,3 2,8 3,8 5,8 7,5 11,0 

25 2,3 2,8 3,8 5,8 7,5 11,0 

50 0,4 0,7 1,0 1,3 3,0 3,0 

60 0,4 0,7 1,0 1,3 3,0 3,0 

Hz


3.10 Seismiska miljöklasser – 7 % dämpning 

12 

11 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

g 


SL6 

SL5 

SL4 

SL3 

SL2 

SL1 

1 10 100 

Seismiska miljöklasser – 7 % dämpning 

SL1 SL2 SL3 SL4 SL5 SL6 

Hz g g g g g g 

1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 

1,6 0,4 1,1 1,6 1,7 2,4 3,5 

3 1,4 2,24 3,0 3,7 4,9 7,0 

4 1,84 2,24 3,0 4,64 6,0 8,8 

25 1,84 2,24 3,0 4,64 6,0 8,8 

50 0,4 0,7 1,0 1,3 3,0 3,0 

60 0,4 0,7 1,0 1,3 3,0 3,0 

Hz

öppna

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?