地震是一種具有巨大破壞能量的自然災害，在短則數十秒長則幾分鐘時間內通過水平方向的震動和豎直方向的震動，造成地面上建構筑物、電力、通訊、供水等公用設施的巨大破壞。唐山、汶川大地震就是實例，這兩次地震均給當地人民生命財產造成巨大的損失，地震中電力設施也遭到了嚴重的損壞。

包頭東500kV變電站位于包頭市土默特右旗板申氣村，場地地貌單元為黃河沖積平原—土默特川平原，地勢平坦開闊。根據《建筑抗震設計規范》和《中國地震動峰值加速度區劃圖》，該站場地的地震動峰值加速度為0.30g，地震基本烈度為8度，屬于高烈度地震區。

站址遠離大青山山前斷裂帶，滿足地震避讓要求。包頭東變為500kV樞紐變電站，建設規模較大，500kV出線5回，220kV出線12回，主變壓器4組，每組容量為1200MVA，該變電站承擔包頭東部地區負荷落地和與電廠送出的雙重任務，鑒于本站在蒙西電網的重要性，變電站抗震設計不容忽視。

變電站電氣抗震設計

1電力設備選型

根據汶川大地震電力設備受災情況調研分析，電力設備受損主要以500kV及以下含有大型瓷質套管的高壓設備為主，主要包括：變壓器、斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器等。

電力設備本身的結構也決定了在地震中易受損，電力設備普遍使用瓷質套管、絕緣子作為支撐結構和絕緣介質，而高壓電瓷固有高脆性、儲能能力較小等屬性，且瓷質結構與其他材料的連接處變形不協調也加大了其斷裂和損壞。

電力設備選型考慮抗震要求，是電氣抗震設計的前提。根據地震中電力設備受損情況結合國內電力設備制造能力及蒙西電網500kV變電站高壓設備運行、維護、檢修特點，電力設備首先選用設備重心低，頂部重量輕等有利于抗震的結構形式的電力設備。

本工程500kV、220kV斷路器選型采用罐式SF6斷路器，該結構斷路器斷口水平布置，重心低，地震波傳導途徑短，放大效應小，事實上在汶川地震中罐式斷路器、GIS設備受損較輕，很快就能修復投運。

其次在隔離開關、接地開關選型中使用高強度支柱絕緣子，并提高對隔離開關接線端子板受力要求，增強設備機械強度，提高其整體抗震能力。避雷器、電壓互感器、支柱絕緣子等利用電瓷絕緣件為絕緣支柱的設備選型要求提高瓷質強度，增大瓷套底部斷面，以抗拒地震時強大的彎矩和剪力。

對于本站大容量主變壓器（容量為1200MVA）選型，設計要求主變廠家（ABB）按照抗震要求提高本體設備機械強度，本體固有振動頻率按遠大于10Hz（地震波頻率范圍0.5Hz~10Hz）設計，減少同地震共振的可能性。對地震中最薄弱的主變500kV高壓套管，廠家采用瑞典進口高壓套管，并采用ABB獨特的設計解決套管與變壓器升高座連接部位的機械強度問題。

2 電力設備基礎及支架抗震設計

根據汶川大地震電力設備受災情況調研分析，電力設備基礎及支架要在滿足結構受力和設備變形要求的前提下，具有適當的地震變形的延性調整結構。組合式隔離開關、罐式斷路器等大型設備采用鋼筋砼整體基礎，抗震耗能性較好，有效地減輕地震直接傳導設備的地震作用力。

汶川地震中主變壓器受損情況為本體移位，固定焊接處或底部安裝螺栓損壞、震斷，本體破裂、滲漏，固定在軌道上的變壓器震移出軌、傾覆，一些與基礎無可靠連接的變壓器在地震中甚至發生了掉臺。

本工程主變壓器基礎設計取消滾輪和鋼軌，將變壓器直接安裝在基礎臺上，并采取每臺變壓器裝設4根高強度地腳螺栓固定，變壓器基礎不按單獨條基設計，采用整體基礎，增大基礎臺面積。

斷路器、隔離開關、互感器、避雷器等電力設備支架設計的自振頻率按設備自振頻率的三倍以上設計，避免設備支架與電氣設備發生共振。在設備基礎和設備支架設計時，進行動荷載計算，以保證支架的強度，防止發生因基礎不均勻下沉或設備支架傾倒而造成電力設備損壞。設備支架高度在滿足電氣距離前提下，盡量降低支架高度，減少地震放大因素。

3 設備引線設計

為避免地震時設備間通過設備引線相互牽扯，引起次生災害，設備引線在滿足電氣距離前提下，盡量松弛導線，減少設備端子的拉力。當采用硬母線連接時，裝設軟導線或伸縮接頭過渡。

4 電力設備接地

本站采用-80X8鍍鋅扁鋼作為主接地網和設備接地引線，并將二者可靠連接，站內所有電力設備均采用兩根接地引線與主地網不同兩點可靠連接，保證電力設備良好接地。地震時往往造成電力系統接地短路故障，如果接地不良或接地導體脆弱，地震來臨時發生短路故障，接地缺失將造成燒毀電力設備、電纜等次生災害。

5 事故排油設施

500kV變電站擁有大量含油設備，這些充油電力設備的事故排油設施應設置齊全，如油浸式主變壓器、油浸式站用變壓器、高壓電抗器、電容器等，設置排油管道和事故儲油設施，事故排油管道布置暢通，事故儲油設備就地設置，防止地震時發生火災，使火災事故進一步擴大。

3 結論

地震對電力設備的破壞，會造成嚴重的災害和難以估量的經濟損失，地震使電力中斷不僅嚴重影響正常的生產生活和抗震救災工作，而且可能引發火災、爆炸等次生災害，嚴重威脅人民的生命和財產安全。因此，處于高烈度地震區的變電站應切實加強變電站抗震設計。

本文編自《電氣技術》，標題為“包頭東500kV變電站電氣抗震設計”，作者為蔣兵。