寧波電網(wǎng)預防自然災害的對策探討

嚴浩軍

（寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010）

寧波電網(wǎng)預防自然災害的對策探討

嚴浩軍

（寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010）

結合寧波地區(qū)主要自然災害的氣象情況和電網(wǎng)受災案例，重點介紹了熱帶氣旋、雷暴和冰雪災害對寧波電網(wǎng)的影響，分析了電網(wǎng)受災的技術原因，提出了應對策略。認為防御自然災害應實行差異化設計；采用最新科技成果裝備電網(wǎng)；針對極端自然災害，構建基本生命線系統(tǒng)的供電保障體系；進一步完善電網(wǎng)應急管理機制，建立電網(wǎng)應急管理信息平臺。

電網(wǎng)；自然災害；風險評估；防御對策；應急管理

電網(wǎng)設備的故障很大一部分源于自然災害。影響寧波電網(wǎng)的自然災害主要有熱帶氣旋、雷暴、冰雪、濃霧、洪澇和鳥類活動等，其中尤以熱帶氣旋和雷暴為甚。隨著全球氣候變暖，自然災害呈多發(fā)和頻發(fā)的趨勢，為此有必要對電網(wǎng)自然災害的致災原因和防范對策進行分析和探討。

1 熱帶氣旋災害

熱帶氣旋災害是寧波電網(wǎng)的最大自然災害，特別是風力12級以上的熱帶氣旋災害往往造成輸變電設備大范圍的故障或破壞。

1.1 熱帶氣旋概況及電網(wǎng)受災案例

1956-2006年對寧波市造成嚴重影響的熱帶氣旋共80個，年均1.6個；嚴重破壞有25個，年均0.5個；災難性破壞共12個，約4年有一個；毀滅性破壞共1個。其中有44個熱帶氣旋在寧波產(chǎn)生12級以上大風，有16個達到或超過14級，有5個達到或超過16級。

例如2005年第9號熱帶氣旋“麥莎”在玉環(huán)登陸，登陸時熱帶氣旋中心風力達12級以上（45 m/s）。寧波市也遭受了強風和強降水的沖擊，該次熱帶氣旋使寧波電網(wǎng)受災為近10年之最。熱帶氣旋致使1條500 kV線路、2條220 kV線路、14條110 kV線路、13條35 kV線路和276條10 kV線路跳閘；造成4個110 kV變電所、9座35 kV變電所全所停電；1個220 kV變電所被迫停運220 kV和35 kV部分。

1.2 熱帶氣旋致災原因分析

（1）風速超過電網(wǎng)設計標準。由于風速過大，致使防風偏距離不足，熱帶氣旋來臨時引流線強烈舞動，造成單相接地或相間短路。引流線劇烈舞動引發(fā)導線疲勞，進而造成導線斷股，甚至整根導線斷落造成短路事故，斷點一般較容易發(fā)生在設備線夾附近。

（2）架空導線和樹枝強烈舞動或異物吹落，造成絕緣距離不足，引起頻繁跳閘和重合。

（3）熱帶氣旋引起線路閘刀線夾斷裂及支柱瓷瓶斷裂。原因是阻波器通過引流線與線路閘刀相連，由于阻波器體積大，迎風面大，搖晃幅度很大，將線路閘刀或旁路閘刀的瓷瓶拉斷，或?qū)⒕€路閘刀與阻波器間的引線線夾拉斷。

（4）開關柜或端子箱淋雨受潮放電。熱帶氣旋夾雜著大量水汽，從門窗縫隙、通風口等進入開關室或端子箱，引發(fā)開關柜或端子箱內(nèi)絕緣件表面嚴重凝露而受潮放電。

（5）變電站電氣部件吹落吹倒，套管穿墻孔滲漏水，熱帶氣旋造成配電線路斷線、倒桿、斜桿等。

2 雷暴災害

2.1 電網(wǎng)雷電災害案例

寧波地區(qū)全年各月都有可能出現(xiàn)雷暴，3-9月比較容易發(fā)生，7，8兩月出現(xiàn)最多，分別為8.7次/月和8.1次/月。寧波全市平均年雷暴日35.5天，其中寧海雷暴日最多，年均43.7天，屬多雷區(qū)；北侖、石浦最少，年均29.8天和30.2天屬中雷區(qū)[1，2]。

據(jù)統(tǒng)計，2009年7月寧波電網(wǎng)110 kV及以上輸電線路和變電所共遭雷擊跳閘故障19起，其中線路跳閘故障17起（500 kV線路4起、220 kV 2起、110 kV 11起；重合成功15起，重合失敗強送成功2起），變電設備雷擊故障2起，一起為110 kV莼湖變10 kVⅡ段母線支柱瓷瓶三相絕緣擊穿碎裂，同時2號主變10 kV母線閘刀母線側(cè)支持瓷瓶損傷，造成10 kVⅡ段母線失電；另一起為110 kV橫塘變1號主變10 kV A相避雷器因雷擊絕緣擊穿碎裂，造成10 kV母線失電。

此外，近年來寧波電網(wǎng)還發(fā)生過多起雷擊高壓開關事故，如2004年8月寧波凇浦變鎮(zhèn)松2304開關C相被擊穿，2005年8月寧波潘橋變天橋4478開關C相被擊穿。兩起雷擊均引起開關失靈保護動作，跳開所連母線上的其它220 kV開關。

2.2 雷電致災原因分析

（1）開關遭連續(xù)雷擊。開關第一次雷擊跳閘，線路側(cè)與母線避雷器失去連接，在開關自動重合之前，線路上再次遭受雷擊，雷電波侵入變電站，由于此時開關線路側(cè)失去了避雷器的保護，侵入雷電波在開關斷口處發(fā)生全反射，雷電幅值加倍，大大超出開關設備的雷電沖擊耐受水平標準，從而導致開關斷口擊穿。SF6開關跳閘時間短，增加了線路間隔設備雷擊損壞的幾率。

（2）輸電線路經(jīng)常傍山而走，桿塔接地電阻因山地電阻率大而有超標現(xiàn)象，線路遭雷擊時，雷電流無法泄放，遭致跳閘或設備損壞。

（3）設備絕緣水平設計不夠。

（4）近年來隨著寧波電網(wǎng)規(guī)模的急劇擴大，同桿多回桿塔升高等因素導致電網(wǎng)雷擊次數(shù)也隨之增多。

3 冰雪災害

3.1 電網(wǎng)冰雪災害案例

寧波地區(qū)幾乎每年都有降雪，歷史上年最早出現(xiàn)日期是1975年10月6日在奉化，最遲出現(xiàn)日期是1993年4月13日在寧海。各月中，1，2兩月平均降雪日數(shù)在3天以上，其它各月在1天以下。一般降雪后若日平均氣溫維持在2℃以下就有積雪，寧波地區(qū)積雪多出現(xiàn)在12月至次年2月，3月偶爾也會出現(xiàn)[1]。積雪融雪過程中往往就會出現(xiàn)電網(wǎng)冰雪災害。

例如2008年全國出現(xiàn)了大范圍的降雪，寧波地區(qū)也接連出現(xiàn)寒潮，積雪深度達50年來最大記錄。寧波電網(wǎng)受到冰雪災害的嚴重創(chuàng)傷，共有7條500 kV、5條220 kV、1條110 kV線路、3條35 kV線路和53條10 kV線路 （包括分支）跳閘停運。

3.2 冰雪致災原因分析

（1）500 kV線路地線及光纜由于覆冰嚴重，弧垂變化速度大于導線，引起導地線之間的間距不足，導致絕緣擊穿線路跳閘。

（2）絕緣子覆冰嚴重，融冰時造成冰閃跳閘。

（3）導地線覆冰超過設計限度，造成線夾出口處地線或光纜張力超過設計值而發(fā)生斷線。

（4）導線絕緣子上的重覆冰引起的垂直荷載及不均勻覆冰引起的縱向不平衡張力綜合作用下，超出鐵塔承受能力，導致鐵塔損壞或橫擔變形。

（5）嚴重覆冰使導線張力超過設計值，鐵塔一側(cè)導地線斷列，瞬間張力造成轉(zhuǎn)角塔倒塌，同時由于骨牌效應導致其它直線塔倒塌或塔頭折彎。

4 其它自然災害

4.1 洪水災害

熱帶氣旋往往帶來大量的雨水，嚴重時造成山洪暴發(fā)，或水庫倒壩泄洪，引起變電站受災。如1988年熱帶氣旋襲擊寧波，特大暴雨引起了220 kV奉化變附近山洪暴發(fā)并引發(fā)泥石流，使該變電所2號主變跳閘停運，多處35 kV開關和閘刀基礎沖壞，35 kV供電被迫中斷；又如2005年 “麥莎”熱帶氣旋期間，山洪暴發(fā)，而220 kV蘆江變恰位于泄洪通道中，山洪沖塌圍墻，整個變電站進水，220 kV和35 kV兩側(cè)被迫停電。

4.2 電網(wǎng)鳥害

寧波山清水秀，鳥類活動頻繁，由此造成的電網(wǎng)鳥害也較多。如2009年5月19日220 kV淞灣2329線因鳥窩被風吹落引起單相接地跳閘，重合失敗。同年7月15日浦觀附1103線A相故障，重合成功。經(jīng)查，原因為27號電塔左邊A相受鳥害引起跳閘，絕緣子、均壓環(huán)均有放電痕跡。

4.3 電網(wǎng)污閃

寧波電網(wǎng)因絕緣子污閃發(fā)生跳閘也偶有發(fā)生，氣候反常是引起絕緣子污閃的重要外部原因[3]。如1988年因大霧發(fā)生污閃，造成多條220 kV線路跳閘，最終導致220 kV寧西變?nèi)щ姟?/p>

5 電網(wǎng)防御自然災害的對策

5.1 差異化設計補強電網(wǎng)

針對各種自然災害的破壞特點和致災原因，實行差異化設計補強電網(wǎng)。在電網(wǎng)設計標準和相應產(chǎn)品標準中，應計及歷史上自然災害的極限自然條件，使設計部門有據(jù)可依。因地制宜，針對不同地區(qū)、不同氣象條件和地貌特征，充分考慮電網(wǎng)安全及技術經(jīng)濟要求。在規(guī)劃階段就開始優(yōu)化和完善電網(wǎng)結構，對于重要聯(lián)絡線路和樞紐變電站應適當提高設計標準，增強電網(wǎng)抵御特大自然災害的能力。另外，對于運行維護和事故搶修特別困難的地段，規(guī)劃設計時應盡量避開，在運設備也可考慮異地重建；如果無法避讓，則應提高設計標準，避免故障時出現(xiàn)修復困難或修復時間過長的問題。

特別是線路設計時應遵循普遍性與特殊性相結合的原則，充分考慮不同線路的重要性和差異性、同一線路不同地段的差異性、不同供電區(qū)域的差異性等因素。要考慮微地形、微氣象的影響，結合線路所經(jīng)地區(qū)及周圍地形地貌、相對高差、山脈走向及風速、風向、濕度等因素進行綜合分析，合理選擇線路走向。在地形、地貌受限制地區(qū)應盡量避免大檔距、大高差，避開迎風面，可考慮分地區(qū)、分地段、分塔位建立不同的抗災設計標準，增強線路的抗災能力，必要時可考慮將架空線路改為電纜。

5.2 推廣使用新技術新裝備

以智能電網(wǎng)建設為契機，進一步開展電網(wǎng)抵災抗災新技術、新設備的研究和推廣。研制和開發(fā)新型防冰雪、防污閃涂料及絕緣材料等抵御自然災害的新產(chǎn)品，并加快其推廣應用。研究和推廣輸電線路故障測距、衛(wèi)星定位、在線監(jiān)測及報警、電力設施快速修復等技術，提升設備安全監(jiān)測及防災綜合技術。對地處高山、沿海、風口等危險點處的輸電線路可考慮裝設視頻監(jiān)控，導線覆冰、導線舞動等監(jiān)測系統(tǒng)[4，5]，針對冰雪災害可采用融冰裝置[6]。由于封閉式組合電器具有不受外部環(huán)境變化影響的特點，要盡可能采用。逐步推廣分布式電源[7，8]，分布式電源可大大地提高供電可靠性，并在電網(wǎng)崩潰和意外災害時維持重要用戶的供電。構建靈活、可靠、智能的配電系統(tǒng)，根據(jù)電網(wǎng)分層分區(qū)和區(qū)域電網(wǎng)崩潰時的聯(lián)絡要求，裝設故障電流限制器[9]等。

5.3 加強電網(wǎng)防災研究

應加強電網(wǎng)防災研究，進一步完善應急管理機制，建立電網(wǎng)應急管理信息平臺。以歷史上各種自然災害的特點和抗災經(jīng)驗為基礎，結合最新科技成果，逐步建立起電網(wǎng)防災抵災理論體系。與氣象部門合作，加強電力系統(tǒng)在氣象災害前的風險評估和預警。目前浙江省電力系統(tǒng)已基本具備了針對各種自然災害的應急管理預案，要根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展和氣候變化趨勢滾動修訂這些預案。進一步完善電網(wǎng)預警、應急和快速恢復機制，特別是備品備件的供給保障機制（可考慮備品備件的網(wǎng)廠聯(lián)動保障）和后勤保障機制等。

針對極端自然災害，要構建基本生命線系統(tǒng)的供電保障體系。保證城市頂級重要用戶，如應急指揮中心、醫(yī)院、政府機關、交通樞紐、通信中心、大型購物超市、城市供水、供氣等單位的供電可靠性[11]。

5.4 建立應急管理信息平臺

針對自然災害的應急管理，要建立電網(wǎng)應急管理信息平臺。浙江省電力公司生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）軟件中包含有初步的應急管理信息模塊，雖然滿足目前的基本需求，但總體來說其覆蓋面還不夠廣。建議重新開發(fā)電網(wǎng)應急管理信息平臺，電網(wǎng)應急管理信息平臺應包含以下功能：

（1）電網(wǎng)實時模塊?？娠@示電網(wǎng)主接線及實時潮流分布圖，對于不同電壓等級和不同區(qū)域的主網(wǎng)和配網(wǎng)情況，可進行分層和分區(qū)調(diào)看。這可通過與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）進行通信接口實現(xiàn)。

（2）報表統(tǒng)計模塊。這些報表主要統(tǒng)計線路跳閘、停電臺區(qū)、電量損失等情況，應具備分層、分區(qū)一次性輸入自動累加功能，如寧波電網(wǎng)下各變電所將10 kV，110 kV，220 kV等線路跳閘條次輸入后，系統(tǒng)會自動生成寧波電網(wǎng)10 kV，110 kV，220 kV線路跳閘統(tǒng)計表，而無需第二人再次加工。

（3）氣象模塊。要求具備地區(qū)大市及各縣區(qū)域的氣象情況，可與有關氣象部門聯(lián)網(wǎng)解決，并能在自然災害來臨時，以第一時間知曉氣象發(fā)展趨勢。

（4）應急物資儲存模塊。該模塊能顯示全省各地區(qū)當前儲存的各種電力備品備件和應急搶修等物資，還能顯示各地區(qū)電力局應急發(fā)電機的使用和管理情況，使其能在全省范圍內(nèi)透明，相互調(diào)用。

（5）應急預案模塊?？烧{(diào)看針對各種自然災害的應急預案，如抗臺預案、抗冰雪預案等。顯示各級電網(wǎng)應急值班人員、值班車輛，事故應急搶修小組等的值班和出勤情況。

（6）政府聯(lián)絡模塊。該模塊旨在加強與當?shù)卣g的聯(lián)絡與協(xié)調(diào)，如電力系統(tǒng)災害應急報告，要求政府幫助解決電網(wǎng)企業(yè)難以解決的事宜，如應急搶修時的交通疏通、政策處理等。

（7）電網(wǎng)災害預警與信息發(fā)布模塊。根據(jù)自然災害發(fā)展趨勢，及時發(fā)布電網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，使社會盡早知情電網(wǎng)災害，早作準備。該模塊可鏈接至對外發(fā)布的電網(wǎng)企業(yè)門戶網(wǎng)站上。

6 結語

防御電網(wǎng)的自然災害，重點應是熱帶氣旋、雷暴、洪水和冰雪災害。近年來寧波電網(wǎng)實施了大規(guī)模的網(wǎng)絡結構優(yōu)化和設施補強，其防災抵災能力有了進一步提高。防御自然災害的電網(wǎng)補強工作任重而道遠，寧波電網(wǎng)在繼續(xù)進行網(wǎng)絡優(yōu)化的同時，一方面仍需加快老舊輸變電設備的改造，特別是上世紀80年代初至90年代中期建設的半高型變電站的整體改造，另一方面應盡早實施生命線工程。通過這些措施，可將電網(wǎng)遭受自然災害而引起的損失降低到最小。

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（本文編輯：陸 瑩）

Discussion on Preventive Measures Against Natural Disasters of Ningbo Power Grid

YAN Hao-jun
（Ningbo Electric Power Bureau，Ningbo Zhejiang 315010，China）

Combined with major natural disasters and affected grid cases in Ningbo,this paper focuses on the influence oftropical cyclones,thunderstorms and snow disasters on Ningbo Power Grid,analyses the technical reasons for grid hazards and proposes countermeasures.Differentiation is required in design against natural disasters and the most advanced technologies needs to be applied to power grid.Moreover,it should establish the power supply supportsystem for basic lifeline againstextreme naturaldisasters.Itneeds to further improve the emergency management mechanism and build emergency management information platforms for power grid.

power grid；natural disasters；risk assessment；preventive measures；emergency management

TM732

B

1007-1881（2010）09-0015-04

2010-04-19

嚴浩軍（1963-），男，浙江余姚人，高級工程師，從事輸變電設備技術管理工作。