第一篇：汶川地震重創(chuàng)電網(wǎng)設(shè)備 抗震升級研究提上日程

地震重創(chuàng)電網(wǎng)設(shè)備 抗震升級研究提上日程

http://cn.newmaker.com 2009-1-20 元復(fù)興

電力是重要的生命線工程之一，然而，近年來我國先后發(fā)生了數(shù)次特大自然災(zāi)害，每一次巨災(zāi)都使電網(wǎng)遭受重創(chuàng)。沉痛的代價(jià)警示我們，在自然災(zāi)害頻發(fā)的情況下，如何提高電網(wǎng)應(yīng)對和抗擊各種特大自然災(zāi)害的防范能力，是值得業(yè)界認(rèn)真思考的重要課題。

震驚世界的汶川大地震使當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供電設(shè)施遭到嚴(yán)重破壞，為了解、掌握地震災(zāi)害對輸變電設(shè)備造成的破壞和影響，提高輸變電設(shè)備抗擊地震等自然災(zāi)害的能力，中國電機(jī)工程學(xué)會變電專業(yè)委員會、中國電工技術(shù)學(xué)會輸變電設(shè)備專業(yè)委員會、中國電器工業(yè)協(xié)會高壓開關(guān)分會和全國高壓開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會聯(lián)合進(jìn)行了“關(guān)于地震災(zāi)害對輸變電設(shè)備造成破壞和影響”的專題調(diào)研。由高壓開關(guān)、變壓器、絕緣子避雷器等業(yè)內(nèi)專家組成的調(diào)研組，自2008年9月9~12日赴四川省重災(zāi)區(qū)，以座談交流和實(shí)地考察相結(jié)合的方式，分別走訪了四川省電力公司、四川省電力試驗(yàn)研究院、綿陽電業(yè)局等單位。

親赴現(xiàn)場的專家，針對勘察和所了解的地震致使斷路器、隔離開關(guān)、變壓器、電抗器、絕緣子避雷器等產(chǎn)品的受損成因進(jìn)行了客觀深入分析。同時(shí)，提出具有重要參考價(jià)值的建議，相信將會對促進(jìn)未來電網(wǎng)建設(shè)日趨科學(xué)合理具有積極作用。

汶川地震對電力設(shè)施造成巨大損害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國家電網(wǎng)在地震中有258座110千伏及以上變電站不同程度受損，90座停運(yùn)。四川電網(wǎng)地處地震災(zāi)害重災(zāi)區(qū)，受損停運(yùn)35千伏及以上變電站171座，10千伏及以上輸電線路2769條。

調(diào)查顯示，地震造成四川電網(wǎng)直接經(jīng)濟(jì)損失106.5億元，各類電力設(shè)備受損嚴(yán)重。僅以開關(guān)設(shè)備、變壓器為例，不難看出，遭到損壞的主要原因是設(shè)備的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)超出設(shè)計(jì)裕度。

開關(guān)設(shè)備：承受地震烈度嚴(yán)重超標(biāo)

事故統(tǒng)計(jì)：地震中開關(guān)設(shè)備受到重創(chuàng)，發(fā)生倒塌，斷裂或傾斜現(xiàn)象。受損設(shè)備中550千伏隔離開關(guān)1臺；252千伏斷路器30臺，隔離開關(guān)53臺；126千伏斷路器30臺，隔離開關(guān)48臺等。

原因分析：地震造成開關(guān)設(shè)備損失嚴(yán)重的主要原因是強(qiáng)烈地震引起的開關(guān)設(shè)備承受地震烈度嚴(yán)重超標(biāo)。該地區(qū)電力設(shè)備的設(shè)防烈度為7度，而實(shí)際承受地震烈度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)備的承受能力。依照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，開關(guān)類設(shè)備抗震烈度為7度，而此次重災(zāi)區(qū)普遍烈度超過8度，最大烈度達(dá)11度。因此，該區(qū)域的開關(guān)設(shè)備受損嚴(yán)重，甚至完全毀損。

受損狀況：斷路器、隔離開關(guān)受損類型主要是瓷套支柱元件斷裂或裂縫，造成倒塌、漏氣（或漏油）以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)故障等。不同區(qū)域設(shè)備的受損情況各異。

一是設(shè)備結(jié)構(gòu)決定了地震時(shí)的受損程度。用戶在按設(shè)防烈度為7度選型設(shè)備時(shí)，大多數(shù)選擇瓷柱式斷路器。該產(chǎn)品采用細(xì)長且為瓷質(zhì)套管作為支撐，上部滅弧室質(zhì)量比下部支柱大的多，形成“頭重腳輕”結(jié)構(gòu)，地震時(shí)抗震能力較弱，易在支柱根部折斷。

二是瓷質(zhì)套管易損。變電站各種開關(guān)設(shè)備一般都是高架的，且支撐結(jié)構(gòu)一般也都是采用瓷質(zhì)的。陶瓷是脆性材料，抗彎性能差，在地震力的破壞下容易折斷，占總受損斷路器的70％。

三是高電壓設(shè)備易損。根據(jù)開關(guān)設(shè)備按電壓等級的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，高電壓的開關(guān)設(shè)備相對低電壓的開關(guān)設(shè)備損壞比例更高。

四是靠近地震帶設(shè)備受損嚴(yán)重。設(shè)備安裝在靠近地震斷裂帶區(qū)域的綿陽電業(yè)局轄安縣地區(qū)5臺220千伏斷路器，3臺110千伏斷路器；江油地區(qū)7臺220千伏斷路器，7臺110千伏斷路器；綿陽城區(qū)3臺220千伏斷路器，2臺110千伏斷路器，由于該區(qū)域靠近地震斷裂帶，因而設(shè)備受損嚴(yán)重。

五是地質(zhì)狀況決定受損程度。從變電站所處的地質(zhì)狀況分析，處于剛性巖石比揉性砂石基礎(chǔ)上的開關(guān)設(shè)備明顯受損程度嚴(yán)重、且數(shù)量較多。

變壓器設(shè)備：地震烈度超過設(shè)防要求

事故統(tǒng)計(jì)：在地震災(zāi)害中，四川省電力公司(含控股公司)共有122臺110千伏及以上變壓器受到損壞。其中，110千伏變壓器受損82臺，占受損總量的67%；220千伏變壓器受損27臺，占受損總量的22%；500千伏變壓器受損13臺，占受損總量的11%。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，500千伏變壓器有6臺受到損壞，500千伏高壓電抗器7臺受到損壞。損壞部位全部是套管，占受損臺數(shù)100%。

220千伏變壓器有27臺受到損壞。其中，變壓器套管錯(cuò)位或裂紋導(dǎo)致漏油17臺，占受損臺數(shù)62.9%；變壓器本體發(fā)生位移11臺，占受損臺數(shù)40.7%。其它部位受損8臺，占受損臺數(shù)29.6%。

110千伏變壓器有82臺受到損壞。其中，變壓器套管錯(cuò)位或裂紋導(dǎo)致漏油和低壓套管破裂漏油50臺，占受損臺數(shù)61%，變壓器本體發(fā)生位移22臺，占受損臺數(shù)26.8%。其它部位損壞21臺，占受損臺數(shù)25.6%。

原因分析：目前，為電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)制訂的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB50260-1996《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。而此次汶川地震作用時(shí)間長、范圍廣，以四川省汶川縣映秀鎮(zhèn)和北川縣縣城為兩個(gè)中心呈長條狀分布，兩個(gè)中心的地震烈度都達(dá)到了11度。根據(jù)國家地震局發(fā)布的地震烈度分布資料研究分析，四川省電網(wǎng)受損變壓器所在的變電站都在地震烈度為8度以上的范圍內(nèi)。而這些地區(qū)變壓器設(shè)備的設(shè)防烈度一般為7度。因此，該地區(qū)電力變壓器造成破壞的主要原因是地震烈度超出了電力變壓器的設(shè)防烈度。

受損狀況：一是變壓器絕緣套管在地震中最容易損壞。變壓器絕緣套管的外套主要由脆性的瓷質(zhì)材料構(gòu)成，體積大而重、結(jié)構(gòu)細(xì)而長，安裝位置高。隨著電壓等級的升高，固有頻率有下降的傾向，與地震的卓越頻率范圍相近，很容易發(fā)生共振，其動(dòng)力響應(yīng)也很大。因此，變壓器絕緣套管在地震中最容易損壞。

同時(shí)，由于采用的是中心夾緊式結(jié)構(gòu)，地震時(shí)由于反復(fù)的劇烈震動(dòng)使密封膠圈和支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)間隙，迫使瓷套發(fā)生錯(cuò)位和漏油；采用法蘭盤式結(jié)構(gòu)的設(shè)備在地震中瓷套根部應(yīng)力集中，當(dāng)超過允許應(yīng)力時(shí)發(fā)生裂紋直至整根套管折斷或破碎。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次地震中變壓器設(shè)備被破壞的主要形式是絕緣套管損壞和變壓器本體位移。同時(shí)，也有氣體繼電器與本體油箱連接的波紋管破裂漏油、變壓器低壓套管被連接母線拉壞、變壓器附件損壞等現(xiàn)象。但基本上都與地震烈度超過了變壓器設(shè)防烈度有關(guān)，也反映出部分設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理，需要進(jìn)一步加以改進(jìn)。