آسيب به تاسيسات برقي و عمليات ترميم آن پس از وقوع زلزله

چکیده
در این مقاله پس از بررسی آسیب‌های وارده به تاسیسات برق نمونه شهر بم و عملیات ترمیم آن پس از وقوع زمین لرزه، با تعیین نقاط با اهمیت شبکه و پهنه بندی خطر زلزله در ایران، میزان خطرپذیری شبکه برق کشور در برابر زمین لرزه مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین در این مقاله بر اساس مشاهدات صورت گرفته در زمین لرزه‌های اخیر ایران نظیر بم، زرند،قائنات و گیلان، اجزا آسیب پذیر شبکه قدرت در برابر زمین لرزه مورد شناسایی قرار گرفته اند و راهکارهایی جهت

بهسازی و ایمن سازی این تجهیزات و افزایش قابلیت اطمینان شبکه در برابر زمین لرزه ارائه گردیده است. از آنجایی که طراحی ادوات جدایش پایه و جاذب انرژی بواسطه جرم نسبتا کم تجهیزات پست ها، سادگی اتصال آنها به سازه‌های نگهدارنده و سادگی اتصال سازه‌های نگهدارنده به پی، به سادگی میسر می باشد، استفاده از این ادوات به منظور افزایش پریود سازه و کاهش شتاب وارده به تجهیزات در زمان وقوع زلزله به عنوان یک راهکار کارآمد پیشنهاد گردیده است.
كلمات کلیدي: زمین‌لرزه، خطرپذیری، پست، حداکثر شتاب زمین، روانگرایی، ادوات جدایش پایه و جاذب انرژی

۱- مقدمه
بر اثر زمین لرزه به بزرگی ۵/۶ درجه ریشتر، در ساعت ۵ صبح روز جمعه پنجم دیماه سال ۱۳۸۲ در ۱۹۳ کیلومتری کرمان اتفاق افتاد، شهرستان بم و ارگ تاریخی آن بکلی ویران شد.در این زمین لرزه بیش از ۲۶۰۰۰ نفر در بم، بروات و تعدادی از روستاهای اطراف جان باختند و در حدود ۱۴٫۳۶۰ نفر نیز زخمی گردیدند. همچنین در حدود ۶/۹۹ درصد ساختمانها و تقریبا تمامی تاسیسات زیربنایی (شریان‌های حیاتی) این شهرستان نظیر شبکه‌های برق، آب و فاضلاب، گاز، تلفن، جادهها، پلها و قنوات بطور جدی آسیب دیدند. تنها خسارت مستقیم وارده به تاسیسات پست ۲۳۰ کیلو ولت و شبکه فشار متوسط و ضعیف بم بالغ بر ۶۷ میلیارد ریال گردید[۱].

 

از آنجایی که عملکرد مناسب شبکه برق در هنگام وقوع زلزله متضمن برون شد هر چه سریعتر از شرایط بحرانی، بازیافت سایر تاسیسات زیربنایی و خود ترمیمی جامعه میباشد، تعیین نقاط آسیب‌پذیر شبکه انتقال و توزیع کشور در برابر زلزله و طرحریزی راهکارهایی جهت بهسازی و ایمنی سازی تجهیزات شبکه در این نقاط و همچنین فعال نمودن ستادهای مدیریت بحران در صنعت برق از اهمیت ویژهای برخوردار است.

۲- وضعیت زمین ساختی پهنه زلزله زده و ساز و کار زمین‌لرزه بم
بر اساس تخمین گشتاور لرزهای و مشاهده نگاشت لرزه اصلی و پسلرزه‌ها، بزرگای زلزله بم۵/۶ ریشتر و ژرفای کانونی آن، ۸ کیلومتر برآورد گردید. گسل بم با راستای عمومی شمالی-جنوبی از نزدیکی شهر بم و از کنار شهر بروات، عبور می‌نماید (شکل ۱).

شکل ۱: پهنه زلزله زده بم
نگاشت بدست آمده در ایستگاه شتاب‌نگاری بم برروی مولفه‌های افقی شمالی- جنوبی و شرقی –غربی به ترتیب بیشینه شتاب تصحیح نشده و بر روی مولفه‌های قائم بیشینه شتاب تصحیح نشده را نشان میدهد.
۳- آسیب‌های وارده به تاسیسات برق بم
برق بم و حومه آن توسط یک پست ۲۳۰ کیلوولت تامین می‌گردد. این پست بواسطه دو خط انتقال ۲۳۰ کیلوولت به پستهای شهاب و عنبرآباد متصل می‌گردد. در زمان وقوع زلزله دو خط انتقال ۲۳۰ کیلوولت بم – کرمان ۱ وبم – کرمان ۲ نیز در دست احداث بود. این پست دارای یک ترانسفورمر ۱۳۲/۲۳۰ و دو ترانسفورمر ۲۰/۱۳۲ کیلوولت و شینه‌بندی ۵/۱ کلیدی ناقص میباشد.بخش ۱۳۲ کیلوولت این پست توسط دو خط ۱۳۲ کیلوولت به دو پست ۲۰/۱۳۲ کیلوولت خودروسازی و رستم‌آباد در خارج از شهرستان بم متصل می‌گردد. در زمان وقوع زلزله ۱۲ فیدر ۲۰ کیلوولتی توسط ۲۰۷ کیلومتر خط هوایی فشار متوسط، ۳۱۸ دستگاه ترانسفورمر توزیع هوایی و ۱۶۰ کیلومتر شبکه فشار ضعیف، برق ۲۷۰۰۰ مشترک را تامین مینمودند.

۳-۱- آسیب‌های وارده به پست ۲۳۰ کیلوولت بم
در پی وقوع زمین لرزه تجهیزات این پست به میزان زیادی تخریب شد و با خارج شدن پست اصلی ۲۳۰ کیلوولت از مدار، برق شهرستان‌های بم، کهنوج، راور و گلبافت قطع گردید. در این پست ترانسفورمر ۱۳۲/۲۳۰ از روی ریل خارج و حدود cm50 جابجا شد و ریل آن بدلیل وزن سنگینش (۱۳۰ تن) و افتادن ترانسفورماتور از بالای ریل، در محل اتکا شکسته و در برخی مناطق خم گردید. با وجود لنگر خمشی بزرگ وارد شده در محل اتکای ترانسفورماتور بر روی ریل، پیچهای ثابت کننده آسیب جدی ندیده بودند (شکل۲).

شکل ۲: خارج شدن ترانسفورمر ۲۳۰ کیلوولت از ریل
همچنین یکی از بوشینگ‌های سر این ترانسفورماتور شکسته شد. از آسیب‌های دیگر وارد شده در محل این ترانسفورمر کشیده شدن سیمهای متصل به ترانسفورمر در جهت پایین و روانگرایی زمین در فاصله ۵ متری پی آن بود. همچنین دو ترانسفورمر ۲۰/۱۳۲ کیلوولت نیز به میزان ۱۰ و ۱۲ سانتیمتر از محل ریل خود جابجا شدند، اما به بوشینگ‌های روی آنها آسیبی نرسید. همچنین در این پست مقره‌های اتکایی ۲ بریکر ۲۳۰ کیلوولت و ۴ بریکر ۱۳۰ کیلوولت شکسته شده و با آسیب دیدن آببندی آنها روغن آنها نشت نمود (شکل۳).

شكل ۳: شكستن كامل بريكل و از بين رفتن آب بندي آنها
مقره‌های اتکایی برقگیرهای این پست نیز بشدت آسیب دیدند و در برخی از فازها با شکسته شدن کامل مقره اتکایی، برقگیر آویزان گردید (شکل۴)

شكل ۴: شكستن مقره اتكايي برقگير و آويزان شدن آن
در اتاق کنترل پست قسمتی از سقف و یکی از دیوارها و نمای بیرونی آن ترک برداشته بود و برخی تابلوها تا ۱۰ سانتیمتر جابجا شده بودند. در اتاق رله تابلوهای شارژرها جابجا شده بودند و تمامی باتری‌ها در اتاق باتریخانه شکسته شده بودند. پستهای ۲۰/۱۳۲ کیلوولت خودروسازی و رستمآباد که خارج از شهر واقع بودند در این زلزله آسیبی ندیدند. بطور کلی خسارت وارده به تجهیزات پست ۲۰/۱۳۲/۲۳۰ کیلوولت بم، ۲۳ میلیارد ریال برآورد گردیده است[۱]. در شکل(۵) برخی از تجهیزات آسیب دیده این پست که تعویض گردیده اند، نشان داده شده است.

شکل ۵: برخی از تجهیزات آسیب دیده تعویضی
۳-۲- آسیب‌های وارده به شبکه توزیع
در این زلزله آسیبهای وارده به ۳۱۸ دستگاه پست توزیع هوایی بیش از ۴۰ درصد بوده است. تعداد ۴۰ تا ۵۰ دستگاه ترانسفورماتور از پایه کنده شده و به زمین سقوط کرده بودند و تعداد دیگری از ترانسفورماتورهای ۲۰ کیلوولت نیز در محل استقرار خود دچار خسارت و آسیب شده بودند. همچنین خطوط فشار متوسط وضعیف بشدت آسیب دیده بودند. میزان خسارات وارده به خطوط توزیع در مناطق شمال شرقی، شرق و شمال شهر بسیار گستردهتر بود. همچنین در عملیات جستجو و امداد و نجات بدلیل تنگ بودن کوچه‌ها و خیابان‌ها برخی از تیرها شکسته شده و هادی‌ها بریده شده بودند.

بطور کلی آسیب‌های وارده به شبکه توزیع در زلزله بم به شرح ذیل میباشد:

شکل ۶: خطوط فشار ضعیف آسیب دیده

شکل ۷: شکستن تیرهای برق بخصوص در قسمتهای پایینی و میانی
– آسیب دیدن تیرهای برق بدلیل ریزش ساختمانها و دیوارهای بیرونی.
– افتادن تیرهای برق
– جابجایی‌های بزرگ افقی تیرهای برق
– جابجایی‌های بزرگ عمودی برق بخصوص در خاکهای نرم و در تیرهای نزدیک به گسل بم.
– چرخش تیرهای برق بدلیل لنگر چرخشی وارده.
– خم شدن آرماتورهای (میلگردهای) تیرها بدلیل شکستن پوشش بتنی و یا خاموت‌های تیرها.
– شکست و یا شکاف‌های برشی بتن تیرها، بدلیل عدم استفاده از خاموت و یا فاصله زیاد بین خاموتها.
– کشیده و یا بریده شدن هادی‌ها به واسطه افتادن تیرها و نخل‌های بین تیرهای برق.

شکل ۸: خم شدن آرماتورهای تیرها
– کشیده و یا بریده شدن کابلهای انشعابات برق مشترکین.
– آسیب دیدن ترانسفورمرهای ۲۰ کیلوولت و شکستن بوشینگ آنها بدلیل کنده شدن از پایه و سقوط به زمین.
– آسیب دیدن تکیه‌گاه و یا اتصالات ترانسفورمرهای ۲۰ کیلوولت و شکستن بوشینگ آنها بدلیل جابجایی زیاد.
– افتادن چراغ‌های روشنایی معابر و خیابان‌ها بدلیل شتاب افقی بزرگ زلزله.
– شکستن و یا آسیب دیدن کنتورهای مشترکین در ساختمانها (بدلیل نصب اکثر کنتورها برروی دیوارهای بیرونی، این دستگاه‌ها بشدت آسیب دیده و یا افتاده بودند).

شکل ۹: افتادن ترانسفورمر ها از روی تیر و شکستن بوشینگ آنها
در این زمین‌لرزه قسمت‌هایی از ساختمان مدیریت بم نیز تخریب گردید و به اتاق فرمان پست
۲۳۰ نیز آسیب‌های غیرسازهای وارد آمد. همچنین به برخی دیگر از ساختمان‌های اداری و سازمانی نیز آسیب وارد گردید. میزان کل این خسارات ۱۱ میلیارد ریال برآورد شده است[۱].
۴- ترمیم شبکه برق بم
در ساعت ۵ صبح روز جمعه، دیسپاچینگ، از طریق اپراتور بم از وقوع زلزله مطلع شد. در ساعت ۶ ستاد مدیریت بحران برق در محل برق منطقه‌ای کرمان تشکیل و اولین گروه امدادرسانی به بم اعزام گردید. در ساعت ۸ این گروه وارد پست بم شد و وضعیت خسارات وارده به پست و تجهیزات مورد نیاز را مشخص نمود. در ساعت ۱۰ ستاد مدیریت بحران در ساختمان مدیریت بم تشکیل و از استان‌های همجوار درخواست کمک گردید. ساعت ۳۰: ۱۵ پست موبایل ۱۳۲ کیلوولت به بم وارد شد و با رفع مشکلات بخش ۱۳۲ کیلوولت یکی از ترانسفورمرهای ۲۰/۱۳۲ کیلوولت به شبکه

 

سراسری برق متصل گردید. در ساعت ۳۰: ۱۷ پستهای ۲۰/۱۳۲ کیلوولت خودروسازی و رستمآباد به شبکه متصل گردیدند. در ساعت ۱۸ با وصل ۴ فیدر ۲۰ کیلوولت شهر، تعدادی از خیابانهای اصلی روشن گردید. در ساعت ۲۰ برقرسانی به مراکز حساس نظیر پمپ بنزین‌ها، صدا و سیما، فرودگاه، چاههای آب شرب، بیمارستان‌ها ستاد امداد و سردخانه‌ها میسر گردید. در روز دوم بعد از وقع زلزله دومین ترانسفورمر ۲۰/۱۳۲ کیلوولت پست بم به شبکه متصل گردید.
در همین حین عملیات کشیدن و جایگذاری ترانسفورمر ۲۰/۲۳۰ کیلوولت در محل استقرار خود بوسیله تیفور و جرثقیل و ثابت کردن ترانسفورماتور با وسایل اولیه و تعویض بوشینگ‌ها، برقراری اتصالات و تعمیر قسمت‌های آسیب دیده ترانسفورمر توسط ۷ گروه ۱۰ نفره ادامه داشت.

اکیپ‌هایی نیز جهت انجام خدمات و تعمیرات درون شهری از طریق مدیریت مستقر در ساختمان مدیریت برق بم اعزام شدند و برنامهریزی، سازماندهی و تقسیم کار برای اکیپ‌های مختلف انجام شد و افراد هر گروه برای انجام وظایف محوله توسط مسئولین خود توجیه شدند تا براساس اولویت‌های تعیین شده به محلهای مورد نظر جهت برقرسانی عزیمت نمایند. ترمیم کامل شبکه

توزیع به دلیل عدم امکان دسترسی به خیابانهای فرعی و کوچه‌ها، ماهها بعد از وقوع زلزله و پس از پاکسازی و آواربرداری و تخریب بناهای باقیمانده میسر گردید. در این زلزله عدم اطلاع امداد رسانان غیربومی از نقشه‌ها و میسرهاو زیر آوار رفتن بیشتر پرسنل بم و یا عزیزانشان، موجب کندی کار راه‌اندازی تاسیسات و تامین خدمات اولیه گردیده بود.