我国电力系统地震灾害损失基本特征分析

陈惠云 冯志泽 傅辉 徐秀杰

摘要：基于1997—2017年中国大陆247次地震灾害资料，统计了电力系统在97次地震中遭受的灾害损失情况，并分析了其在不同震级地震中的灾害经济损失情况及特点。结果表明：①电力系统平均每年遭受4.6次地震灾害;②灾害性地震造成电力系统成灾占比随震级增高而增大，M<5.0、5.0≤M<5.9、6.0≤M<6.9、M≥7.0地震成灾占比分别为13.6%， 38.9%， 56.2%和 62.5%，平均为38.5%;③电力系统地震灾害损失随地震震级增大而增大，但二者之间并非简单的线性关系;④电力系统地震灾害主要分布在我国云南、四川、新疆、甘肃等中国西部地区。

关键词：电力系统;地震灾害损失;分布特征

中图分类号：P315.943   文献标识码：A   文章编号：1000-0666（2019）02-0179-08

0 引言

中国是世界上遭受地震灾害最为深重的国家之一，地震具有频度高、强度大、分布广的特点，地震灾害严重威胁着人民财产安全，同时也制约着经济建设和社会发展。1990—2017年，中国大陆共遭受灾害性地震340次①②（中国地震局监测预报司，2000;中国地震局震灾应急救援司，2010，2015;郑通彦，郑毅，2015;郑通彦等，2015;陈通，郑通彦，2016），造成74 288人死亡（不包括汶川8.0级地震造成的失踪人员17 923人），477 485人受伤，直接经济损失高达1.1万亿元。

电力系统是现代社会的生命线工程系统，一旦因地震灾害而遭到破坏甚至失效时，将严重影响其他生命线系统的功能，可能导致整个社会生活系统陷入瘫痪，也会很大程度上制约其他系统震后的恢复时间，阻滞国民经济和社会生活的正常运行。国内外历次大地震的统计结果表明：电力系统的地震易损性较高，尽管其修复费用只占全部震后重建费用的一小部分，但电力系统失效造成的间接损失却是巨大的。

电力系统地震灾害损失分析对于电力系统地震灾害风险分析，防灾对策的制定具有一定意义。基于此，本文对1997—2017年中国大陆地震灾害损失和电力系统地震灾害损失进行了统计，总结了电力系统震害损失特点，初步分析了电力系统经济损失的主要原因。

1 资料选取

1989年山西大同—阳高地震后，中国开始进行地震灾害损失评估工作，为抗震救灾和恢复重建提供了依据。国家地震局1993年制定了《地震灾害预测和评估工作手册》，1997年发布了《地震灾害损失评估规定（试行）》（国家地震局，1997），1998年颁布实施《地震现场工作大纲和技术指南》（中国地震局，1998），从地震灾害损失评估的原则、方法、工作程序等方面进行了规定，使地震灾害损失评估工作更加科学、规范。1997年以前地震灾害损失评估主要注重房屋结构破坏损失，电力系统的灾害损失一般被包含到生命线系统灾害损失中进行评估，没有单独列出。所以本文选用1997—2017年的地震灾害损失评估结果，对中国大陆电力系统在地震中的灾害损失特征进行分析（表1）。

1997—2017年地震灾害损失和电力系统地震灾害损失数据主要来源于中国大陆历次地震灾害损失评估报告 中国地震局. 2017. 2016年全国和中国地震活动及灾害. 中国地震局. 2018. 2017年全国和中国地震活动及灾害.（中国地震局监测预报司，2000;中国地震局震灾应急救援司，2010，2015;郑通彦，郑毅，2015;郑通彦等，2015;陈通，郑通彦，2016）。在统计电力系统地震灾害损失次数时，按照中国大陆历次地震灾害损失评估报告资料，对于发震地点、时间相近的多次地震以及难于详细区分不同地震的震害，只能给出一个综合评估结果，以高震级作为发震震级统计;对于在邻国发生、波及中国的地震，只考虑中国的地震灾害损失。

在对不同地震震级造成电力系统经济损失进行的统计中，剔除了在邻国发生、波及中国、且造成电力系统经济损失的3个地震震例，包括2011年3月24日缅甸7.2级地震、2011年9月18日印度锡金邦6.8级地震和2015年4月25日尼泊尔8.1级地震。在地震震级与电力系统经济损失分析中，剔除了将群震或强余震灾害损失统计在一起的5个震例，包括1998年10月2日云南宁蒗5.3级地震、2000年1月15日云南姚安6.5级地震、2006年8月25日云南盐津5.1级地震、2012年9月7日云南彝良5.7级地震和2014年12月6日云南景谷5.9级地震;考虑到汶川地震的特殊性，也予以剔除。

2 电力系统地震灾害损失分析

2.1 电力系统地震灾害损失统计

1997—2017年中国大陆共遭受247次地震灾害事件，直接经济损失1.09万亿元（表2，图1），电力系统遭受地震灾害97次，直接经济损失132.88亿元（表2，图2），占总损失的1.22%。

从电力系统遭受地震灾害的频率来看，1997—2017年中国大陆平均每年发生4.6次电力系统地震灾害。从电力系统地震灾害损失来看，1997—2017年中国大陆平均每年直接经济损失6.33亿元（除2008年外，平均每年直接经济损失1.31亿元）。地震造成电力系统成灾的，平均每次直接经济损失0.27亿元（2008年汶川地震除外）。

从电力系统地震灾害成灾特点来看（表3），震级越高，电力系统成灾可能性越大，每次地震直接经济损失越     在M<5.0地震中，共發生44次地震灾害，电力系统成灾6次，平均每次直接经济损失103.33万元，成灾概率较低。

在5.0≤M<5.5地震中，共发生96次地震灾害，电力系统成灾34次，平均每次直接经济损失163.96万元。

2.2 震级与电力系统直接经济损失关系

考虑到8.0级以上地震案例较少，根据表1地震的电力系统直接经济损失数据，剔除群震或强余震灾害损失统计在一起的震例，在邻国发生、波及中国的地震震例和汶川地震震例，最后共选用88个震例，拟合了震级和电力系统直接经济损失关系，二者成指数关系（图3），关系式为：

3 电力系统地震直接经济损失原因初步分析  电力系统一般由发电厂（包括建筑物、发电设备以及水电站和水渠等）、变（配）电站（包括建筑物以及隔离开关、断路器、变压器、避雷针等设备）、输电线路（包括塔架、线杆、线路等）等几部分组成，地震造成的直接经济损失也主要由上述几部分破坏所导致。根据表1中97个电力系统直接经济损失震例，本文初步分析了电力系统直接经济损失的主要原因。

（1）M<5.0地震造成电力系统成灾可能性很小，仅有13.63%灾害性地震造成电力系统直接经济损失，经济损失数值不高，损失原因主要是输电线路破坏。如1999年4月15日甘肃文献—武都4.7级地震（中国地震局监测预报司，2000），震中烈度为Ⅵ度，有Ⅶ度异常点，地震滑坡及滚落山石砸断电线杆8根;2008年11月22日湖北省秭归4.1级地震（中国地震局震灾应急救援司，2015），震中烈度为Ⅵ度，秭归县屈原镇天龙村2#台区14#至19#电线杆倒杆断线，损坏线路全长1.08 km，造成部分地区停电，直接经济损失约3万元;2016年12月27日重庆荣昌4.8级地震 重庆市地震局.2016.2016年12月27日重庆荣昌4.8级地震灾害直接损失评估报告.，电力线路受损5处，直接经济损失530万。

（2）5.0≤M<5.9地震造成电力系统直接经济损失的主要原因是建筑物破坏、变（配）电站破坏和输电线路破坏，个别发电厂（电站）发电设备和水渠破坏。主要破坏现象为杆塔倾斜、折断，输配电设施损坏，变电及配变设施受损。如2011年3月10日云南盈江5.8级地震 云南省地震局.2011.2011年3月10日盈江5.8级地震灾害直接经济损失评估报告.，极震区烈度Ⅷ度，地震造成盈江县电力公司办公大楼、各乡镇供电所业务用房出现不同程度破坏;盈江县高压线塔、水泥线杆、农用电网及电力设施设备等出现一定破坏，220，110，35 kV及400 V以下变电站、变压器、高压分支器、开关柜、中控设备等损坏，直接经济损失约11 670万元。2003年8月8日西藏波密南5.7级地震（中国地震局震灾应急救援司，2010）造成墨脱县水电站被毁、电站引水渠破坏，直接经济损失301.2万元。

（3）M≥6.0强震造成电力系统直接经济损失的主要原因是建筑物破坏、变（配）电站破坏和输电线路破坏，高烈度区发电厂（电站）破坏严重。如2017年8月9日新疆精河6.6级地震 新疆维吾尔自治区地震局.2017.新疆精河6.6级地震灾害损失评估报告.，极震区烈度达Ⅷ度，造成精河县110 kV戈洲变电站围墙坍塌110 m、移位31 m，35 kV和10 kV高压室墙面损坏540 m，110 kV红杞变高压室墙面出现裂缝，35 kV托里变直流电源发生移位，110 kV皇古牵线多处基础及山区段巡视索道损坏;第五师蘑菇滩供电所、沙山子供电所、布恩混图供电所、塔格特供电所、35 kV异地变电工区、3个热力站地面变形、控制设备损坏，设备基础变形、变电设备损坏，围墙开裂;水电站渡槽、挡土墙变形，渠道撕裂变形;110 kV中心供电所出现户内高压真空断路器、电流互感器、直流屏、高压柜、10 kV母排烧毁等设备损坏;110 kV阿卡尔变电站出现主变，35 kV线路所有显示屏、2号主变电缆、35 kV高压柜烧毁;110 kV塔斯尔海变电站变压器烧毁;100 km 10 kV线路、80 km 35 kV线路、50 km 110 kV线路发生倾斜等破坏;直接经济损失2 989万元。2008年 5月 12日汶川8.0级地震（张大长等，2009）造成国家电网所属四川、甘肃、陕西、重庆4个省级电网受到影响，累计停运35 kV及以上变电站245座、10 kV及以上输电线路3 322条;岷江流域 6座水电站受到严重损坏;23个市（地）、110个县的供电受到影响。地震造成四川省电力公司35 kV及以上变电站停运171座，10 kV及以上线路停运2 769条，累计造成405.07万用电客户停电，负荷损失约400万kW，500 kV茂县变电站停运，220 kV变电站停运12座，川西地區江油电厂、金堂电厂、宝珠寺电厂、茂县水电群等系统解列。

电力系统地震灾害分布与地震灾害分布一致，1997—2017年中国大陆破坏性地震主要分布于中国西部，所以电力系统地震灾害也主要分布在云南、四川、新疆、甘肃等中国西部地区。

4 结论

1997—2017年中国大陆发生247次地震灾害，电力系统共遭受97次地震灾害，平均每年发生4.6次电力系统地震灾害，直接经济损失132.88亿元，占总损失的1.22%。灾害性地震造成电力系统成灾占比不高，平均为38.5%，但占比随震级增高而显著增大，小于5级地震成灾占比为13.6%，成灾概率较低，5～5.9级地震成灾占比为38.9%，6～6.9级地震成灾占比为56.2%，7级以上地震成灾占比为62.5%。电力系统地震灾害损失随震级增大而增大，但二者之间并非简单的线性关系，小于5级地震灾害，平均损失约100万元，5～5.5级地震灾害，平均损失约160万元，5.5～6级地震灾害，平均损失约1 700万元，6～6.9级地震灾害，平均损失约3 700万元，7级以上地震灾害，平均损失约21亿元。电力系统地震灾害主要分布在云南、四川、新疆、甘肃等中国西部地区，这与我国地震灾害分布是一致的。电力系统地震灾害经济损失受地震特点、抗震设防情况、地理地质条件、电力设施设备分布等多重条件影响，本文进行统计分析的是一般规律。

由于资料所限，本文仅仅给出了不同震级地震系统经济损失情况，未给出不同地震烈度下电力系统破坏情况分析，这有待今后加强大震考察，以丰富资料、加强研究。

本文写作过程中得到了中国地震局工程力学研究所林均岐研究员、刘如山研究员的指导，得到了中国地震台网中心郑通彦高工和中国地震搜救中心张涛博士的帮助，在此一并表示感谢。

参考文献：

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