浅析电力系统抗震研究

     　1 引言
　　电力系统作为大型复杂生命线系统的重要组成部分，关系到人类社会的各个方面，是非常重要的能源支持。地震是造成电力系统严重破坏的一个重要方面，近代多次强烈地震都对所在地区的电力系统造成严重的破坏。
　　通过分析，一旦地震对电力系统造成破坏，不仅会给人们的日常生活造成各种不便，给社会生活造成很大的影响，同时也会给人们造成严重的经济损失，严重的还会造成社会动荡，影响整个社会和国民经济的发展。可见，我们需要对电力系统的抗震进行系统深入的研究。
　　2 地震灾害引发的电力设施损坏的特征
　　通过对近代电力系统在地震中的破坏情况的研究，及各种实验理论分析，发现电力系统在地震中的破坏主要体现在以下几个方面：
　　（1）变压器的破坏形式主要表现为主体位移、扭转、跳出轨道或倾倒，进而引起顶部瓷套瓶破坏，散热器或潜油泵等附件的破坏。震害主要是由于电力变压器浮放在轨道或基础平台上，未采取固定措施，或虽采取了固定措施，但强度不足，地震时将固定螺栓剪断或将焊缝拉开而造成的。变压器破坏会大大延缓系统恢复供电的时间，例如，在汶川地震中天明变3号变压器中压套管移。
　　（2） 瓷质高压电器设备主要包括断路器，隔离开关，电流互感器，支柱绝缘子，避雷针等。这类设备的震害主要特征是绝缘瓷瓶断裂，设备倾斜或跌落等，因为这些电气设备固有频率在1—10Hz范围内，与地震波的频率接近，而且阻尼值一般较小，其主为脆性材料，耗能能力较小，所以在地震中产生类共振引起上述破坏。如图2，唐山地震中陡河发电厂升压站断路器根部断裂。
　　（3） 高压变电站的变电设备大部分安装在钢或混凝土类支撑结构上，因支撑结构破坏导致的变电站设备破坏在地震中经常发生。
　　（4） 震害经验表明，由于输电线的低频振动对输入地震能量的解耦作用，同时也由于输电线路杆塔抗风和抗冰设计的要求，输电线路杆塔结构的震害相对较轻。输电线路杆塔的震害绝大多数源于地震所引起的次生灾害，如地面变形，不均匀沉降，滑坡，泥石流或沙土液化发生塔体倾斜、倾倒、构件损坏等。在地震高裂度区，也会产生输电线结构的动力破坏。
　　（5） 电力设备缺少固定或锚固易受地震作用的破坏，尤其是那些设置在轨道上的设备以及没有可靠连接的支柱架设的设备。
　　上述震害特点表明，电力系统的震害主要集中在发电场、变电站、开关站、换流站的电器设备。因此，电力系统的抗震设防重点是厂房、各种设备及基础等。对于处在高裂度区的输电线也要视抗震设计。
　　3 电力系统抗震研究现状
　　20世纪70年代以来，国内外的研究工作者在模型试验、理论分析、数值模拟等方面做了大量的工作，取得了显著地成果。
　　（1） 国外电力设施抗震研究
　　由于特殊的地理环境和经济实力，对电力系统抗震的研究，美国和日本一直处于国际领先地位。
　　1971 年美国加州San Fernando 地震是美国电力设施抗震研究的转折点。在此次地震中变电站电气设备损坏严重，造成电力系统的损失惨重，随后美国对电气设备的抗震问题进行了深入研究，并于1984年制订了《变电站抗震设计推荐规程》，之后分别在1997年和2005年对该规范进行了补充修订，成为美国电气设备抗震设计与性能测试的主要参考文件，并逐步成为具有影响力和权威性的国际性规范，对我国电气设备抗震性能检测标准的制订同样具有借鉴意义。
　　美国电力与电子工程师协会编写的693标准（Standard 693）给出了各类型的电气设备的抗震设计方法，尤其对高电压等级的电气设备抗震设计提出了明确要求。
　　作为地震灾害频发的国家，日本对抗震工作极为重视，特别是对作为生命线系统组成部分的电力系统的抗震研究，日本也投入了大量的人力、物力和财力，并取得了大量研究成果。
　　日本对电力设备抗震分类和抗震性能要求分为2 类， 第1 类包括大坝、LNG 储罐、储油罐等， 与这些结构相关的电力设备在一般地震下不能出现主要功能故障， 在大地震的情况下不能对人民生命造成重要影响；第2 类主要包括发电厂建（ 构） 筑物、发电机组、锅炉、变电设备、输配电设备、电力安全通讯设施等， 在一般地震作用下， 这些电力设备不能出现主要功能故障， 在大地震作用下， 不能发生大面积长期的供电中断， 应有可替代、多重化的综合设施以确保电力系统的功能。
　　1995 年阪神地震中发现了一些问题， 比如防止锅炉振动的支撑的断裂等。针对这些出现的工程破坏实例， 日本的研究人员均进行了大量的试验研究和分析， 提出了相应的防治和整改措施， 并且对有隐患的设备进行了抗震加固改造。
　　（2） 我国电力设施的抗震研究
　　我国由于各种原因对电力系统抗震研究起步较晚，在很多方面与国外的先进水平还有一定差距。但是从上世纪70年代末期到现在经过不断的努力，也取得了长足的发展。
　　西北电力设计院（原一机部抗震研究所），在1978年提出了“高压电气设备减震技术研究”的课题。拉开了我国对电力系统抗震研究的序幕。主要的研究工作是在上世纪80年代进行，研究内容包括一些高压电气设备的动力特性分析，高压电气设备的模拟地震振动台试验。
　　20世纪80年代末期，国家地震局工程力学研究所[6]，中国水利电力部西北电力设计院和沈阳开关厂，分别进行了一系列震动实验，探讨了电力设备的动力特性，获得了支架，导线等附件对设备动力影响等初步结论。
　　我国在近些年在电力设施的抗震方面虽然做了大量的研究，但是与发达国家的先进理论研究还存在一定的差距，仍需进一步深入研究。
　　4 结束语
　　电力系统抗震性能的每一个研究层次都有许多待解决的问题，尤其是我国电力系统的抗震研究起步较晚，存在更多的可研究课题。
　　（1） 收集震害资料
　　收集国内外历次地震中电力系统震害资料，包括电气设备的破坏和完好情况、地震动大小、场地条件、变电站的修复时间等等，考虑相关因素，并参考实验的结果，给出我国电气设备的易损性曲线。对于震害资料匮乏的地区，将其他地区的数据进行合理修改后使用。由震害资料推出的易损性曲线，是设备抗震性能的真实反应，可以作为实验和理论分析的依据和基础。 (责任编辑：论文发表网)转贴于八度论文发表网: http://www.8dulw.com(论文网__代写代发论文_论文发表_毕业论文_免费论文范文网_论文格式_广东论文网_广州论文网)