電網(wǎng)抗震：對(duì)變壓器、斷路器、隔離開關(guān)設(shè)備提出高要求

我國位于世界兩大地震帶：太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，是地震多發(fā)國家之一。據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)中心消息，中國大陸平均每年發(fā)生5級(jí)以上地震20次，6級(jí)以上地震4次，7級(jí)以上平均3年2次。

而在各類自然災(zāi)害中，地震對(duì)電力工程的危害最大，具有范圍廣、損失大、恢復(fù)困難等特點(diǎn)。隨著社會(huì)工業(yè)化與現(xiàn)代化程度的提高，人們對(duì)電力的依賴程度也越來越高。但地震災(zāi)害的一大顯著特征就是對(duì)電力系統(tǒng)的破壞，以及由此引發(fā)的停電、停水、停產(chǎn)、火災(zāi)、通信中斷、救援困難等一系列問題。自上世紀(jì)60年代以來，我國發(fā)生了十幾次對(duì)電氣設(shè)備造成震害較大的地震，如1975年海城地震(7.3級(jí)，震中9度)、1976年的唐山地震(7.8級(jí)，震中11度)，2008 年的汶川地震(8.0級(jí)，震中11度)，以及最近發(fā)生的蘆山地震(7.0級(jí)，震中9度)。

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展、電壓等級(jí)的提高、設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化、設(shè)備類型的改進(jìn)，每一次地震災(zāi)害都為電網(wǎng)抗震技術(shù)的改進(jìn)、設(shè)計(jì)規(guī)范的完善提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

在汶川地震之后，國家電網(wǎng)公司于2008年6月20日下發(fā)了《國家電網(wǎng)公司輸變電工程抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)》，對(duì)工程選址、場地地震評(píng)價(jià)、巖土工程勘察、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)、配電裝置選型、設(shè)備選型、設(shè)備安裝及地震次生災(zāi)害防治等方面均提出了明確的要求。

另外，針對(duì)震害調(diào)研中出現(xiàn)的問題，國家電網(wǎng)公司聯(lián)合相關(guān)機(jī)構(gòu)、院校啟動(dòng)了一批電力設(shè)施抗震相關(guān)科研課題，包括震害機(jī)理、抗震設(shè)計(jì)、減隔震技術(shù)的理論與試驗(yàn)研究，以及《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB500260-96)的修訂，取得了一系列成果。

開展了輸變電工程抗震設(shè)計(jì)研究。結(jié)合汶川震后電網(wǎng)受損情況的調(diào)研，評(píng)價(jià)目前電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的適用性，通過國內(nèi)外抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比、分析，對(duì)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行梳理，提出修改意見和建議。同時(shí)對(duì)具體電氣設(shè)施的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，通過理論與試驗(yàn)分析工作，研究地震作用下電氣設(shè)備的動(dòng)力特性、連接性能及薄弱部位，評(píng)估電氣設(shè)備在不同烈度的水平地震作用下的抗震能力，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的前提下，研究在工程建設(shè)中切實(shí)可行的抗震措施，為災(zāi)后電網(wǎng)的恢復(fù)重建和今后電網(wǎng)輸變電工程設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性意見和建議。

開發(fā)了電氣設(shè)備減隔震技術(shù)研究及減隔震裝置。研究內(nèi)容主要包括變電站設(shè)備的地震破壞機(jī)理研究、動(dòng)力特性理論分析與試驗(yàn)研究、減震技術(shù)及措施研究、地震臺(tái)抗震試驗(yàn)與減震效率試驗(yàn)研究、技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析以及工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究等。

項(xiàng)目針對(duì)低矮型和細(xì)高型設(shè)施分別提出了采取隔震和減震的技術(shù)方案，建立了相應(yīng)的設(shè)計(jì)與選型方法，研發(fā)了安裝方便、設(shè)計(jì)參數(shù)靈活、性能穩(wěn)定的系列隔震和減震裝置，通過變壓器、避雷器、斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)施的地震臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)證了其減震效率在30%至70%之間，表明該技術(shù)投資少、成效高，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。這一項(xiàng)目的研究成果已經(jīng)分別在四川下孟、甘肅臨江、云南清水海等新建變電站工程得到了成功應(yīng)用，其中四川下孟變電站投運(yùn)三年多來已經(jīng)經(jīng)受了30余次4級(jí)以上的地震考驗(yàn)而未見任何損壞。

同時(shí)，對(duì)《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行修訂。經(jīng)過科研、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、設(shè)備等單位的通力合作，新版《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》已經(jīng)獲住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)發(fā)布，定于2013年9月1日開始實(shí)施。相對(duì)于96版設(shè)計(jì)規(guī)范，新規(guī)范做了較大改進(jìn)，吸收了汶川大地震電力設(shè)施及電力設(shè)備受損情況的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，適當(dāng)提高了電力設(shè)施的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);調(diào)整了規(guī)范的適用范圍;對(duì)電氣設(shè)施的動(dòng)力抗震設(shè)計(jì)方法、支架動(dòng)力放大系數(shù)、荷載效應(yīng)組合以及地震試驗(yàn)等提出了更明確的要求;增加了電氣設(shè)備的隔震與消能減震設(shè)計(jì);適度增加了主廠房鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)布置的要求，對(duì)特別不規(guī)則布置提出了限制條件;補(bǔ)充了棧橋與相鄰建構(gòu)筑物間在高抗震設(shè)防要求時(shí)的連接方式等內(nèi)容;明確了抗震驗(yàn)算桿塔的設(shè)計(jì)原則。

對(duì)特高壓變電設(shè)備抗震安全評(píng)估與減震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。立足于我國特高壓建設(shè)實(shí)際，結(jié)合工程的重要性、前期規(guī)劃、特高壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工程設(shè)計(jì)需求等情況，從設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、支架動(dòng)力放大作用、連接法蘭彎曲剛度簡化、抗震評(píng)估方法、減震設(shè)計(jì)及減震裝置設(shè)計(jì)等方面出發(fā)，結(jié)合震害調(diào)研、規(guī)范對(duì)比、理論分析、數(shù)值仿真、試驗(yàn)驗(yàn)證等研究手段，系統(tǒng)地獲得了符合特高壓工程特點(diǎn)且與我國特高壓工程建設(shè)需求相協(xié)調(diào)的地震安全評(píng)估與減震設(shè)計(jì)方法、減震裝置等研究成果，并編制了相應(yīng)的評(píng)估規(guī)程與減震設(shè)計(jì)規(guī)程，項(xiàng)目研究成果為特高壓設(shè)備的抗震設(shè)計(jì)、評(píng)估、優(yōu)化、加固等提供了較為系統(tǒng)的解決方案。

以上科研成果的逐漸落實(shí)，將為電網(wǎng)設(shè)施整體抗震水平的提高打下了較好的基礎(chǔ)，但也還需要做好以下幾方面的工作：

充分利用蘆山地震電網(wǎng)震害數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有的科研成果和有關(guān)規(guī)范的要求，進(jìn)一步調(diào)整與細(xì)化電網(wǎng)設(shè)施的抗震設(shè)防目標(biāo)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)條件、社會(huì)需求、使用壽命、地震概率等因素的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

落實(shí)新規(guī)范的相關(guān)要求，通過設(shè)備廠家、設(shè)計(jì)院、咨詢與鑒定單位的共同努力，確保入網(wǎng)設(shè)備的抗震能力，確保設(shè)計(jì)方案的安全合理。

加快減震隔震技術(shù)的推廣應(yīng)用，電氣設(shè)備的功能要求與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其抗震能力相對(duì)較弱，減隔震技術(shù)不改變?cè)O(shè)備的設(shè)計(jì)方案，具有投資少、免維護(hù)、易安裝