趙斌

摘要：地震是對(duì)電力系統(tǒng)威脅最大的災(zāi)害之一，主要表現(xiàn)在部分電氣設(shè)備設(shè)施的根部剪切、折斷破壞，如互感器、避雷器等磁絕緣子根部大量的地震破壞。電力系統(tǒng)設(shè)備的抗震安全性和可靠性應(yīng)提高和加強(qiáng)，怎樣保證變電站中的電力設(shè)備在地震作用下能夠安全運(yùn)行是一個(gè)很重要的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：變電站設(shè)備;抗震性能;

引言

變電站是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要節(jié)點(diǎn)，其在地震作用下的破壞程度和震后變電功能恢復(fù)進(jìn)度對(duì)災(zāi)區(qū)的應(yīng)急救援、居民安置以及災(zāi)后重建工作有著至關(guān)重要的影響。國(guó)內(nèi)外歷次大地震中變電站均遭受大量破壞，且由于恢復(fù)所需投入資源多、恢復(fù)難度大使得恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，給抗震救災(zāi)和恢復(fù)重建工作帶來(lái)極大的不便。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，現(xiàn)代城市的建設(shè)對(duì)生命線系統(tǒng)的地震安全性以及可恢復(fù)能力提出了更高的要求。因此研究變電站的地震可恢復(fù)性、評(píng)估變電站地震后的恢復(fù)能力與恢復(fù)時(shí)間，能夠?yàn)檎鸷箅娏υO(shè)施設(shè)備的資源配置決策、加速震后災(zāi)區(qū)的供電恢復(fù)和電力設(shè)施重建工作提供參考，從而有效地降低地震造成的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失。

1防雷管理工作的重要性

雷電對(duì)配網(wǎng)線路的穩(wěn)定運(yùn)行有著明顯的破壞，且會(huì)給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)巨大損失，因此必須做好對(duì)配網(wǎng)電力線路的防雷管理工作，才能避免電力企業(yè)有過(guò)高的經(jīng)濟(jì)損失，而且由于電力線路都高于地面，再加上一般都在空曠區(qū)域且較長(zhǎng)，因此很容易在雷雨季節(jié)出現(xiàn)雷擊問(wèn)題。線路遭受雷擊往往會(huì)導(dǎo)致較嚴(yán)重后果，不僅會(huì)影響線路自身的運(yùn)行，還會(huì)對(duì)發(fā)電廠、變電站的正常運(yùn)行造成影響。為此必須做好對(duì)線路防雷管理工作，保證配電系統(tǒng)電力線路的可靠性，滿足安全供電的要求，還能避免配電系統(tǒng)內(nèi)部的電力設(shè)備出現(xiàn)損壞，避免直接經(jīng)濟(jì)損失，具有極高的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

2抗震性能設(shè)計(jì)分析

采用有限元的方法計(jì)算地震作用有以下幾種方法：①把地震的作用當(dāng)作外部的力進(jìn)行加載;②把地震的作用當(dāng)成慣性的力進(jìn)行加載;③把地震的作用當(dāng)成反應(yīng)譜來(lái)進(jìn)行;④把地震的作用當(dāng)成瞬態(tài)的動(dòng)荷載來(lái)加載處理。本文采用第三種方法，即反應(yīng)譜理論，這種方法考慮了地震作用的特點(diǎn)和其自身結(jié)構(gòu)方面的動(dòng)力特征，是目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用比較多的一種抗震性能的設(shè)計(jì)用法。按照《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50260—2013）》并考慮在VII度設(shè)防烈度地震作用下構(gòu)造地震加速度反應(yīng)譜所需的地震作用相關(guān)參數(shù)，其中，結(jié)構(gòu)的阻尼比取2%。運(yùn)用模態(tài)疊加法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震加速度反應(yīng)譜分析，荷載組合公式為“1.3×重力荷載代表值+0.25×1.5×X向風(fēng)荷載+1.3×X向地震荷載”。

3變電站防雷管理方法

3.1建構(gòu)筑物抗震能力評(píng)定

變電站（所）中的構(gòu)筑物主要指高壓側(cè)引入線的人字形混凝土架或鋼架，目前未見(jiàn)其有震害，故通常不考慮此類構(gòu)筑物的抗震能力評(píng)定。變電站（所）中的建筑物主要指變電室、控制室等生產(chǎn)建筑，大多是鋼筋混凝土柱排架房屋或磚混、磚柱排架房屋，控制室也有多層混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋。此類生產(chǎn)建筑大多是按不同版本的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)建造的。對(duì)早年建造的未進(jìn)行抗震設(shè)防的生產(chǎn)建筑，其抗震能力評(píng)價(jià)的指標(biāo)和方法可采用傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法。對(duì)按抗震設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)建造或按加固技術(shù)規(guī)程進(jìn)行加固過(guò)的房屋，應(yīng)按“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)進(jìn)行評(píng)。

3.2做好防雷能力的核查工作

核查工作首先要做好對(duì)架空電路的防雷能力展開(kāi)核查，包括研究區(qū)縣雷區(qū)等級(jí)，對(duì)線路段所處雷區(qū)等級(jí)進(jìn)行確認(rèn);結(jié)合每條線路周圍的環(huán)境，確定易擊段的范圍;做好對(duì)變電站出線兩基塔桿號(hào)的記錄、T接桿塔號(hào)的記錄，以及對(duì)線路上針式絕緣子所在的塔桿號(hào)進(jìn)行核實(shí)。防雷裝置的核查工作中應(yīng)先進(jìn)行線路基本信息的核查，根據(jù)中壓架空線路防雷裝置的配置原則來(lái)確定各個(gè)線路段防雷裝置的類型以及在防雷裝置的數(shù)量上是否能夠滿足需求;對(duì)于滿足需求的防雷裝置，要對(duì)其是否存在缺陷進(jìn)行檢查。最后要進(jìn)行接地裝置的檢查工作，保證其符合防雷工作的要求。

3.3防雷接地方式

防雷接地方式主要包括屏蔽電纜接地、等電位接地以及二次回路接地。其中，對(duì)于屏蔽電纜接地，主要是為了對(duì)外部電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響有效防治，具體包括的接地方式有雙端接地和單端接地，單端接地能夠?qū)Φ仉娢簧呶：τ行Ы档?，將雙端接地應(yīng)用到感應(yīng)耦合磁場(chǎng)干擾中比較合適。在遭受雷擊后，對(duì)于等電位接地，極易導(dǎo)致二次設(shè)備產(chǎn)生比較大的電位差，從而對(duì)二次側(cè)設(shè)備產(chǎn)生一定的安全隱患。為了使上述問(wèn)題得到有效解決，最好選擇等電位連接，對(duì)設(shè)備之間的電位差有效消除，對(duì)過(guò)電壓出現(xiàn)有效避免。對(duì)于二次回路接地，具體的接地方式包括懸浮、多點(diǎn)以及單點(diǎn)。

3.4變電站電氣設(shè)備抗震能力評(píng)價(jià)指標(biāo)

變電站電氣設(shè)備主要有主變壓器、斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器、隔離開(kāi)關(guān)、蓄電池組、配電箱和開(kāi)關(guān)柜等。根據(jù)上述震害特點(diǎn)和破壞機(jī)制，結(jié)合設(shè)備震損后恢復(fù)的難易程度和設(shè)備價(jià)值，確定變電設(shè)備的抗震能力評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。需要說(shuō)明的是，由于電流互感器和電壓互感器的抗震能力良好，未作為評(píng)價(jià)參數(shù)列入表內(nèi);配電箱和開(kāi)關(guān)柜在設(shè)計(jì)上應(yīng)與基座螺栓錨固，調(diào)查表明，除有個(gè)別螺栓遺漏外，基本能夠做到與基礎(chǔ)錨固，也未作為評(píng)價(jià)參數(shù)列入表內(nèi)。

4變電站抗震研究

（1）設(shè)備支架一般采用鋼筋混凝土環(huán)形桿或鋼管結(jié)構(gòu)，設(shè)備支架與上部設(shè)備組成一個(gè)結(jié)構(gòu)體系共同承受地震作用。設(shè)備支架本身重量很小，這種結(jié)構(gòu)體系的重量主要集中在上部設(shè)備，因此整體結(jié)構(gòu)體系抗震性能較差。由于高壓設(shè)備需要絕緣，與支架往往通過(guò)瓷瓶連接，而瓷瓶屬于脆性材料，抗拉強(qiáng)度低，瓷瓶連接處是結(jié)構(gòu)體系中的薄弱部位，在地震中容易破壞。汶川地震震害調(diào)查表明設(shè)備支架結(jié)構(gòu)本身在地震中均未發(fā)生破壞，發(fā)生破壞的部位一般是設(shè)備與支架連接的瓷瓶。（2）設(shè)備支架的抗震措施，除保證支架的整體穩(wěn)定性和與設(shè)備連接的可靠性外，主要是確保上部設(shè)備與支架在地震中能夠協(xié)同工作，避免出現(xiàn)明顯的抗震薄弱部位，造成設(shè)備損毀。（3）變電站站址應(yīng)選在無(wú)不良地質(zhì)作用地帶、地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域，避免在地震斷裂帶附近建站。對(duì)必須在發(fā)生地震較頻繁且地震烈度較大的區(qū)域建站時(shí)，規(guī)劃變電站應(yīng)盡可能規(guī)模小型化重要建（構(gòu)）筑物應(yīng)盡量布置在站內(nèi)抗震有利區(qū)域，避開(kāi)抗震不利區(qū)域。（4）對(duì)質(zhì)量大、重心低的大型設(shè)備和建筑物，宜采用隔震措施，并優(yōu)先選用鉛芯多層橡膠支座隔震裝置和適當(dāng)?shù)臏p震器的混合方案;數(shù)量和位置應(yīng)經(jīng)過(guò)抗震計(jì)算選擇。對(duì)避雷器、互感器、隔離開(kāi)關(guān)等支架類細(xì)高形電氣設(shè)備，宜采用減震措施，并優(yōu)先選用金屬減震裝置;安裝方式宜結(jié)合設(shè)備安裝螺栓數(shù)量和位置，選擇小型的減震裝置安裝在設(shè)備與支架之間。

結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)于變電站內(nèi)設(shè)備支架的抗震性能需要高度重視，需要通過(guò)計(jì)算分析及研究隔震和減震的措施，可有效降低強(qiáng)震作用下電力設(shè)施的地震響應(yīng)，顯著提高電力設(shè)施的抗震能力以及變電站的運(yùn)行可靠性。

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