大地震与高压开关设备

地震对高压开关设备会造成巨大破坏，特别是瓷柱断裂，整个设备倒塌，造成电力供应中断。高压开关设备的抗震性因结构不同而不同。高压开关中最重要的断路器的结构可分为两种：一种为支柱式，另一种为落地罐式。支柱式因属于高位布置，重心高而抗震性差。落地罐式断路器属于低位布置，重心低而抗震性好。因此，对多地震地区，一般使用属于低位布置的罐式断路器和气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）。

日本和美国为了抗震起见，多发展罐式断路器和GIS。而欧洲不是地震易发区，人们对抗震很少考虑，因而欧洲多用支柱式断路器。高压开关制造商也根据地震情况，提供不同型式的断路器。如西门子公司在欧洲主要生产瓷柱式断路器，而美国的厂商主要生产罐式断路器，供应美国电力市场。日本几个大制造公司均生产罐式断路器或GIS。特别在电压等级高的产品中，均为低位布置的罐式断路器和GIS产品，因为电压等级越高，瓷柱式断路器重心更高，遇地震更容易断裂、倒塌。

关于瓷柱式和罐式断路器的抗震性，现举例说明，拿1976年的唐山大地震来说：7.8级的强震，使陡河电厂的主变压器脱离轨道500mm，220kV支柱式少油断路器和隔离开关瓷柱全部断裂，设备倒塌，造成供电中断。但在此地的220kV罐式SF6断路器却安然无恙经受住了考验。事后又问日本日立公司订购了6台罐式SF6断路器，更换被损坏的支柱式少油断路器。再举一例，1989年10月17日美国加利福尼亚洲旧金山地区发生了7.1级强震。在这次地震中，蒙特卡罗夫电站装设的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。

我国四川汶川8.0级特大地震，最大烈度达到11度，震源深度19km。这次地震的烈度远超出电力设备的设防烈度7度，造成电力设备的巨大受损。作为瓷柱式断路器和隔离开关，主要是瓷套元件断裂或裂缝，造成本体倒塌、漏气或漏油以及操动机构故障，调查证实，落地式产品如：罐式断路器、GIS及H-GIS的抗震性相比瓷柱式产品好得多。

瓷柱式产品采用瓷件作为支柱，瓷件是脆性材料，允许的弹性变形很小，抗冲击性差，对抗震很不利；由于产品结构设计一般采用头重脚轻的设计，整体身高细长，仅能在正常情况下及重量垂直分布的情况下处于良好的平衡状态；同时，运行的瓷柱式产品的支柱和灭弧瓷瓶都要承受SF6气体压力的作用，在地震中，即使微小的破裂都会导致产品的漏气或爆炸。

落地式产品如罐式、GIS和HGIS产品在结构上采用坚固的金属罐体和支撑结构，具有高的抗张强度和韧性，每个单元对整体结构都起到一个支撑作用，产品整体重心低，质量分布均匀，对于出线套管除采用高强瓷外还可以采用硅橡胶复合套管。

由以上分析可知，对于地震活动频繁地区，优先选用重心低，顶部重量轻等有利于抗震结构的电气设备，如GIS、H-GIS、罐式SF6断路器等，对于瓷柱式，产品用于易发地震地区，应采用高强瓷质材料或选用复合套管，瓷柱式断路器与底架之间加装减振垫；设备支架尽量采用钢结构等。