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[技术应用]加强高压开关的抗震性
来源: | 作者: | 发布时间: 2021-03-10 | 56 次浏览 | 分享到:

  2008年5月12日,四川省汶川县附近发生8.0级大地震。这次强震也是对高压开关的严峻考验。这次特大地震最大烈度达到11度,震源深度19km。由于地震烈度超出了电力设备的设防烈度7度,且地震作用时间长,故对电力设施造成巨大损坏。受损停运的35kV及以上变电站171座,完全损坏的变电站有17座,10kV及以上输电线路2769条,损失负荷390万kW。初步估计,这次地震造成四川电网经济损失105.5亿元,重建需313亿元。
  
  这次地震对252kV和126kV断路器和隔离开关损坏严重。其中252kV断路器受损30台,隔离开关53台;126kV断路器受损30台,隔离开关48台。断路器和隔离开关的受损主要是瓷套支柱元件断裂或裂缝,造成本体倒塌、漏气(或漏油)以及操动机构故障等。这些断路器和隔离开关都是瓷柱式结构。瓷柱式断路器的固有振动频率在1~10Hz范围内,与地震波频率相接近,容易产生共振。同时这种型式都采用细长且为瓷质的套管作为支撑,又上部灭弧室质量比下部支柱大得多,形成“头重脚轻”结构,造成抗震能力弱,易在支柱根部折断。脆性瓷质套管损坏占受损断路器的70%。
  
  高压断路器有两种结构形式:一为瓷柱式,另一为落地罐式。瓷柱式断路器因采用脆性瓷质材料,且属高位布置,重心高而抗震性差,因此在这次大地震中,遭到严重损坏,而落地罐式断路器外壳为金属壳体,属地位布置,重心低而抗震性好。GIS也属于低位布置,采用金属外壳,因而在汶川大地震中基本未受损。
  
  从地震的教训看,对多地震的地区,应尽量不用瓷柱式结构,而采用落地罐式结构。
  
  关于瓷柱式和落地罐式结构的抗震性,还可举例说明。1976年我国唐山发生7.8级强震,陡河电厂的主变压器脱离轨道500mm,220kV瓷柱式少油断路器和隔离开关全部瓷柱断裂,设备倒塌,造成供电中断。但在此地的220kV罐式SF6断路器都安然无恙,经受住了考验。又如1989年10月17日美国加利福尼亚州旧金山地区发生了7.1级强震,蒙特卡罗夫电站的550kV瓷柱式断路器全部倒塌损坏,而同时装设的3台罐式断路器都完好无损。从以上举例看,对于多地震地区,应尽量选用落地罐式结构,而不采用瓷柱式结构。
  
  为此,应加强高压开关产品抗震性设计和验证,特别要提高瓷柱式断路器的隔离开关的抗强震能力。
  
  我国是一个多地震的国家,国土占全球陆地面积的1/15,而全球陆地7级以上地震有1/3发生在我国。上世纪的唐山大地震以及本世纪初的汶川特大地震所造成的破坏令人刻骨铭心,应尽量减少地震造成的损坏。