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地震重创电网设备 抗震升级研究提上日程 |
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| http://cn.newmaker.com
1/20/2009 10:45:00 PM
佳工机电网
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电力是重要的生命线工程之一，然而，近年来我国先后发生了数次特大自然灾害，每一次巨灾都使电网遭受重创。沉痛的代价警示我们，在自然灾害频发的情况下，如何提高电网应对和抗击各种特大自然灾害的防范能力，是值得业界认真思考的重要课题。
震惊世界的汶川大地震使当地电网供电设施遭到严重破坏，为了解、掌握地震灾害对输变电设备造成的破坏和影响，提高输变电设备抗击地震等自然灾害的能力，中国电机工程学会变电专业委员会、中国电工技术学会输变电设备专业委员会、中国电器工业协会高压开关分会和全国高压开关设备标准化技术委员会联合进行了“关于地震灾害对输变电设备造成破坏和影响”的专题调研。由高压开关、变压器、绝缘子避雷器等业内专家组成的调研组，自2008年9月9~12日赴四川省重灾区，以座谈交流和实地考察相结合的方式，分别走访了四川省电力公司、四川省电力试验研究院、绵阳电业局等单位。
亲赴现场的专家，针对勘察和所了解的地震致使断路器、隔离开关、变压器、电抗器、绝缘子避雷器等产品的受损成因进行了客观深入分析。同时，提出具有重要参考价值的建议，相信将会对促进未来电网建设日趋科学合理具有积极作用。
汶川地震对电力设施造成巨大损害。据统计，国家电网在地震中有258座110千伏及以上变电站不同程度受损，90座停运。四川电网地处地震灾害重灾区，受损停运35千伏及以上变电站171座，10千伏及以上输电线路2769条。
调查显示，地震造成四川电网直接经济损失106.5亿元，各类电力设备受损严重。仅以开关设备、变压器为例，不难看出，遭到损坏的主要原因是设备的设防标准超出设计裕度。
开关设备：承受地震烈度严重超标
事故统计：地震中开关设备受到重创，发生倒塌，断裂或倾斜现象。受损设备中550千伏隔离开关1台；252千伏断路器30台，隔离开关53台；126千伏断路器30台，隔离开关48台等。
原因分析：地震造成开关设备损失严重的主要原因是强烈地震引起的开关设备承受地震烈度严重超标。该地区电力设备的设防烈度为7度，而实际承受地震烈度远远超出设备的承受能力。依照国家相关标准要求，开关类设备抗震烈度为7度，而此次重灾区普遍烈度超过8度，最大烈度达11度。因此，该区域的开关设备受损严重，甚至完全毁损。
受损状况：断路器、隔离开关受损类型主要是瓷套支柱元件断裂或裂缝，造成倒塌、漏气（或漏油）以及操动机构故障等。不同区域设备的受损情况各异。
一是设备结构决定了地震时的受损程度。用户在按设防烈度为7度选型设备时，大多数选择瓷柱式断路器。该产品采用细长且为瓷质套管作为支撑，上部灭弧室质量比下部支柱大的多，形成“头重脚轻”结构，地震时抗震能力较弱，易在支柱根部折断。
二是瓷质套管易损。变电站各种开关设备一般都是高架的，且支撑结构一般也都是采用瓷质的。陶瓷是脆性材料，抗弯性能差，在地震力的破坏下容易折断，占总受损断路器的70％。
三是高电压设备易损。根据开关设备按电压等级的统计数据，高电压的开关设备相对低电压的开关设备损坏比例更高。
四是靠近地震带设备受损严重。设备安装在靠近地震断裂带区域的绵阳电业局辖安县地区5台220千伏断路器，3台110千伏断路器；江油地区7台220千伏断路器，7台110千伏断路器；绵阳城区3台220千伏断路器，2台110千伏断路器，由于该区域靠近地震断裂带，因而设备受损严重。
五是地质状况决定受损程度。从变电站所处的地质状况分析，处于刚性岩石比揉性砂石基础上的开关设备明显受损程度严重、且数量较多。
变压器设备：地震烈度超过设防要求
事故统计：在地震灾害中，四川省电力公司(含控股公司)共有122台110千伏及以上变压器受到损坏。其中，110千伏变压器受损82台，占受损总量的67%；220千伏变压器受损27台，占受损总量的22%；500千伏变压器受损13台，占受损总量的11%。
据统计，500千伏变压器有6台受到损坏，500千伏高压电抗器7台受到损坏。损坏部位全部是套管，占受损台数100%。
220千伏变压器有27台受到损坏。其中，变压器套管错位或裂纹导致漏油17台，占受损台数62.9%；变压器本体发生位移11台，占受损台数40.7%。其它部位受损8台，占受损台数29.6%。
110千伏变压器有82台受到损坏。其中，变压器套管错位或裂纹导致漏油和低压套管破裂漏油50台，占受损台数61%，变压器本体发生位移22台，占受损台数26.8%。其它部位损坏21台，占受损台数25.6%。
原因分析：目前，为电力设施抗震设计制订的国家标准是GB50260-1996《电力设施抗震设计规范》。而此次汶川地震作用时间长、范围广，以四川省汶川县映秀镇和北川县县城为两个中心呈长条状分布，两个中心的地震烈度都达到了11度。根据国家地震局发布的地震烈度分布资料研究分析，四川省电网受损变压器所在的变电站都在地震烈度为8度以上的范围内。而这些地区变压器设备的设防烈度一般为7度。因此，该地区电力变压器造成破坏的主要原因是地震烈度超出了电力变压器的设防烈度。
受损状况：一是变压器绝缘套管在地震中最容易损坏。变压器绝缘套管的外套主要由脆性的瓷质材料构成，体积大而重、结构细而长，安装位置高。随着电压等级的升高，固有频率有下降的倾向，与地震的卓越频率范围相近，很容易发生共振，其动力响应也很大。因此，变压器绝缘套管在地震中最容易损坏。
同时，由于采用的是中心夹紧式结构，地震时由于反复的剧烈震动使密封胶圈和支撑结构出现间隙，迫使瓷套发生错位和漏油；采用法兰盘式结构的设备在地震中瓷套根部应力集中，当超过允许应力时发生裂纹直至整根套管折断或破碎。
调查发现，此次地震中变压器设备被破坏的主要形式是绝缘套管损坏和变压器本体位移。同时，也有气体继电器与本体油箱连接的波纹管破裂漏油、变压器低压套管被连接母线拉坏、变压器附件损坏等现象。但基本上都与地震烈度超过了变压器设防烈度有关，也反映出部分设备结构不合理，需要进一步加以改进。<标题>=编者按电力是重要的生命线工程之一，然而，近年来我国先后发生了数次特大自然灾害，每一次巨灾都使电网遭受重创。沉痛的代价警示我们，在自然灾害频发的情况下，如何提高电网应对和抗击各种特大自然灾害的防范能力，是值得业界认真思考的重要课题。震惊世界的汶川大地震使当地电网供电设施遭到严重破坏，为了解、掌握地震灾害对输变电设备造成的破坏和影响，提高输变电设备抗击地震等自然灾害的能力，中国电机工程学会变电专业委员会、中国电工技术学会输变电设备专业委员会、中国电器工业协会高压开关分会和全国高压开关设备标准化技术委员会联合进行了“关于地震灾害对输变电设备造成破坏和影响”的专题调研。由高压开关、变压器、绝缘子避雷器等业内专家组成的调研组，自2008年9月9~12日赴四川省重灾区，以座谈交流和实地考察相结合的方式，分别走访了四川省电力公司、四川省电力试验研究院、绵阳电业局等单位。亲赴现场的专家，针对勘察和所了解的地震致使断路器、隔离开关、变压器、电抗器、绝缘子避雷器等产品的受损成因进行了客观深入分析。同时，提出具有重要参考价值的建议，相信将会对促进未来电网建设日趋科学合理具有积极作用。
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