●電網(wǎng)提高抗震能力手段：換、抗、避

　　●每一次地震都為電網(wǎng)抗震積累了寶貴經(jīng)驗

　　●中國電科院抗震技術(shù)已在全國多地獲得成功應(yīng)用

　　●特高壓變電站設(shè)備和設(shè)計可應(yīng)用于7～8度地震設(shè)防區(qū)

　　《國家電網(wǎng)報》：近年來我國地震災(zāi)害頻發(fā)，電網(wǎng)抗震能力逐漸受到各方關(guān)注，可否向我們介紹一下目前我國提高電網(wǎng)設(shè)備抗震能力的方式?國外地震頻發(fā)國家在電網(wǎng)抗震設(shè)計和應(yīng)用上有哪些可值得我們借鑒的地方呢?

　　代澤兵：目前，我國提高電網(wǎng)設(shè)備抗震能力的主要手段,分別用一個字概括就是“換”“抗”或“避”。

　　“換”就是將重心高、地震易損性強的瓷類設(shè)備更換為重心低、地震反應(yīng)小的設(shè)備，如封閉式組合電器(GIS)、復(fù)合式組合電器(HGIS)等等;“抗”就是大幅度提高設(shè)備的機械強度，來增強抵抗地震的能力，如增大設(shè)備斷面、采用高強瓷或復(fù)合絕緣材料等;“避”就是采用隔震或減震措施，通過增加輔助裝置改變設(shè)備本體的自振頻率，避開場地的地震波卓越頻率，同時由輔助裝置消耗一部分地震能量，避免由電網(wǎng)設(shè)備自身消耗所有的地震能量，減少地震造成的損失。

　　不過應(yīng)該注意到，電網(wǎng)抗震是一個非常復(fù)雜的問題，目前我們基本上沿用了常規(guī)建筑抗震的設(shè)計理念。但電網(wǎng)設(shè)備的功能特點、震害機理以及震害影響等都與常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)有著本質(zhì)的區(qū)別，因此其設(shè)防目標(biāo)、評估方法、試驗要求等都應(yīng)有其獨特性。相對來說，美、日、歐等地震多發(fā)國家或地區(qū)逐漸完善了電網(wǎng)設(shè)備抗震設(shè)計方面的標(biāo)準(zhǔn)體系，一方面通過提高設(shè)防水平來要求生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗震能力，另一方面針對電網(wǎng)設(shè)施的結(jié)構(gòu)特點，通過相關(guān)研究提出了一系列能降低設(shè)備地震反應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，這些都是我國電網(wǎng)設(shè)備抗震設(shè)計中值得借鑒的地方。

　　《國家電網(wǎng)報》：2008年《國家電網(wǎng)公司輸變電工程抗震設(shè)計要點》印發(fā)之后，目前的實際應(yīng)用情況如何?電網(wǎng)抗震設(shè)計規(guī)范有哪些改進和完善?

　　代澤兵：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)計要點》，對工程選址、場地地震評價、巖土工程勘察、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計、建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計、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比較明確的要求，也得到了設(shè)計與業(yè)主單位很好的遵循。

　　不過，由于我國電網(wǎng)存在電壓等級多、設(shè)備種類多、生產(chǎn)廠家多等特點，各設(shè)備的實際抗震能力也參差不齊，如要切實提高電網(wǎng)的實際抗震能力，還需要解決以下問題：

　　一是考慮到電網(wǎng)工程的重要性，應(yīng)適當(dāng)提高抗震設(shè)防水平，并建立嚴(yán)格的設(shè)備入網(wǎng)抗震能力許可條件，規(guī)范試驗方法和結(jié)果采信標(biāo)準(zhǔn)，促進設(shè)備抗震能力的提高。

　　二是要進一步推廣減隔震技術(shù)，進一步完善減震設(shè)計技術(shù)與減震裝置的研發(fā)，以滿足不同電壓等級和不同結(jié)構(gòu)特點的電氣設(shè)施的抗震需求，并加快減震隔震技術(shù)的推廣應(yīng)用。

　　三是繼續(xù)開展電網(wǎng)設(shè)施抗震方面的科研工作，并逐步由單體設(shè)備的抗震能力擴展到變電站甚至區(qū)域電網(wǎng)的整體抗震可靠度研究，形成完善的涵蓋設(shè)備能力、試驗鑒定、變電站設(shè)計要求、抗震構(gòu)造措施等內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)體系，加強電網(wǎng)的整體抗震安全保障。

　　經(jīng)過科研、設(shè)計、試驗、設(shè)備等單位的通力合作，新版《電力設(shè)施抗震設(shè)計規(guī)范》已于今年9月1日開始實施。相對于1996版設(shè)計規(guī)范，新規(guī)范做了較大改進，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)驗和教訓(xùn)，適當(dāng)提高了電力設(shè)施的抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn);對電氣設(shè)施的動力抗震設(shè)計方法、支架動力放大系數(shù)、荷載效應(yīng)組合以及地震試驗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;適度增加了主廠房鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)布置的要求，對特別不規(guī)則布置提出了限制條件;補充了棧橋與相鄰建構(gòu)筑物間在高抗震設(shè)防要求時的連接方式等內(nèi)容;明確了抗震驗算桿塔的設(shè)計原則。

　　《國家電網(wǎng)報》：從2008年的汶川地震至青海玉樹地震、今年的蘆山地震、甘肅定西地震，這5年間電網(wǎng)震害情況如何?

　　代澤兵：地震災(zāi)害的一大顯著特征就是對電網(wǎng)系統(tǒng)的破壞，并由此引發(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，因此相關(guān)國家將電網(wǎng)工程歸入生命線工程范疇，要求其具備更高的抗震能力。不過我國電網(wǎng)設(shè)施的抗震問題直到最近幾年才得到一些關(guān)注，但重視程度遠遠不及常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)的抗震，也不及公路橋梁、水工結(jié)構(gòu)、輸油管線等行業(yè)，這主要與電力工業(yè)大規(guī)模發(fā)展的時間不長有關(guān)，相關(guān)研究工作滯后，相關(guān)規(guī)范不完善，相關(guān)試驗方法也不盡合理。

　　盡管我國也是地震多發(fā)國家，但我國關(guān)于電網(wǎng)抗震的規(guī)范要求也遠遠落后于美國、日本、智利等地震多發(fā)國家，一方面是設(shè)防水平偏低，導(dǎo)致設(shè)備的實際抗震能力偏低，另一方面規(guī)范只給出了原則性建議，可操作性也有待進一步加強。

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

　　《國家電網(wǎng)報》：我國目前是否有已經(jīng)投入使用的電網(wǎng)設(shè)備抗震項目，效果如何?據(jù)我所知，國家電網(wǎng)公司在四川巴塘500千伏變電站等3個站所進行了變電站抗震技術(shù)集成應(yīng)用試點，可否向我們簡要介紹一下情況。

　　代澤兵：中國電力科學(xué)研究院所研發(fā)的電網(wǎng)減隔震技術(shù)已分別在四川下孟、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三年多來已經(jīng)經(jīng)受了30余次4級以上的地震考驗而未見任何損壞。

　　由于四川省內(nèi)地震斷裂帶分布密集、高烈度區(qū)域分布廣泛、強震及其余震頻發(fā)，且四川也是電力資源大省，一旦電網(wǎng)受到地震損害，不僅給本省的生產(chǎn)、生活、救援等帶來嚴(yán)重影響，還會給受電省份帶來影響。

　　考慮到減隔震技術(shù)的優(yōu)越性以及復(fù)合材料具有強度高、重量輕、延展性好等有利于抗震的特點，兩者都能夠顯著提高應(yīng)用對象的抗震能力，但在電力行業(yè)特別是針對電網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用上，還屬于起步階段，迫切需要深入研究其對電氣設(shè)備的適用性、明確相關(guān)性能指標(biāo)要求，規(guī)范相關(guān)設(shè)計方法等等。

　　國家電網(wǎng)公司選取了巴塘500千伏變電工程、大邑沙渠110千伏變電工程和甘孜色達110千伏變電工程等三項工程作為以上技術(shù)的試點應(yīng)用工程，為推動復(fù)合材料、減隔震裝置等新技術(shù)應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，并采取在線監(jiān)測手段為今后繼續(xù)深入了解變電站地震反應(yīng)進而提出應(yīng)對措施提供基礎(chǔ)性支持。

　　《國家電網(wǎng)報》：目前特高壓電網(wǎng)建設(shè)全面展開，在特高壓設(shè)備抗震減震方面有什么新的課題?和常規(guī)等級的電網(wǎng)設(shè)備相比，特高壓設(shè)備在抗震方面有何差異?

　　代澤兵：特高壓設(shè)備具有“重、大、高、柔、繁”的結(jié)構(gòu)特點，地震反應(yīng)更大也更復(fù)雜。國家電網(wǎng)公司對特高壓設(shè)備的抗震能力與設(shè)計方案高度重視，立足于我國特高壓建設(shè)實際，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)特點和工程設(shè)計需求等情況，先后開展了大量的研究工作，從設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、支架動力放大作用、連接法蘭彎曲剛度簡化、抗震評估方法、減震設(shè)計及減震裝置設(shè)計等方面出發(fā)，結(jié)合震害調(diào)研、規(guī)范對比、理論分析、數(shù)值仿真、試驗驗證等研究手段，系統(tǒng)地獲得了符合特高壓工程特點且與我國特高壓工程建設(shè)需求相協(xié)調(diào)的地震安全評估與減震設(shè)計方法、減震裝置等研究成果，并編制了相應(yīng)的評估規(guī)程與減震設(shè)計規(guī)程，項目研究成果為特高壓設(shè)備的抗震設(shè)計、評估、優(yōu)化、加固等提供了較為系統(tǒng)的解決方案。

　　設(shè)計與科研單位依據(jù)研究成果對特高壓變電站的設(shè)備與回路設(shè)計方案進行了持續(xù)的優(yōu)化改進，先后采用國內(nèi)最先進的地震臺對高抗回路的抗震能力進行了驗證。結(jié)果顯示，目前的特高壓變電站的設(shè)備與設(shè)計方案能夠應(yīng)用于我國7度地震設(shè)防區(qū)，而采用減震技術(shù)后也可應(yīng)用于8度地震設(shè)防區(qū)。

　　為了保證特高壓變電站的整體抗震能力，將基于前期研究成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展相關(guān)關(guān)鍵設(shè)備的抗震優(yōu)化設(shè)計與試驗驗證工作，促進整體抗震能力的提升。