凝凍與雷雨自然災(zāi)害對電網(wǎng)可靠運行的影響與對策

宋 凡

凱里供電局，貴州凱里 556000

2008年1月中旬至2月上旬，凱里供電局遭遇了歷史上罕見的低溫冰雪天氣，造成了輸電線路覆冰覆雪嚴(yán)重，電網(wǎng)發(fā)生多處倒塌斷電等重大災(zāi)情，迫使凱里供電局供電中斷，給人民生活帶來極為不利的影響。此次電網(wǎng)覆冰事故給我們帶來諸多教訓(xùn)，值得思考，并應(yīng)以這次災(zāi)害為契機，全面分析、總結(jié)凱里供電局供電應(yīng)對自然災(zāi)害的應(yīng)急管理機制，提高預(yù)防和處置電力突發(fā)事件能力，最大限度地減少自然災(zāi)害對供電企業(yè)的影響和損失。本文從回顧近年自然災(zāi)害對電網(wǎng)的影響開始，科學(xué)分析自然災(zāi)害應(yīng)急管理過程。進(jìn)而指出當(dāng)前自然災(zāi)害應(yīng)急管理存在的問題，最后提出現(xiàn)行自然災(zāi)害應(yīng)急管理機制的技術(shù)對策。

1 自然災(zāi)害應(yīng)急管理機制的重要性

回顧近些年來電網(wǎng)由于自然災(zāi)害所引發(fā)的事故和損失，重點介紹一下雷電、冰雪自然災(zāi)害對電網(wǎng)的影響和后果。嚴(yán)峻的事實表明：開展自然災(zāi)害應(yīng)急管理機制研究，提高電網(wǎng)在自然災(zāi)害下的安全性、保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行和可靠供電是當(dāng)前凱里供電局的一個刻不容緩的任務(wù)和挑戰(zhàn)。

1.1 自然災(zāi)害對電網(wǎng)可靠運行的影響

1.1.1 雷擊對電網(wǎng)影響

雷擊對電網(wǎng)對安全穩(wěn)定運行有極大的危害，不僅對線路有影響，其他電力設(shè)施遭受雷擊時也容易發(fā)生設(shè)備損壞，比如絕緣子被雷擊擊穿受損、變壓器因雷擊而爆炸等等。另外，雷擊還可能使人員受到傷害。凱里供電局電網(wǎng)處于雷電高發(fā)地區(qū)，在輸電線路設(shè)計時，出于經(jīng)濟的考慮 ，線路路徑多選擇在荒山曠野。導(dǎo)致運行線路處在落雷密度較大的區(qū)域。線路雷擊主要原因：1）鐵塔、導(dǎo)線本身為良導(dǎo)體，輸電線路本身攜帶電荷，具有吸引雷的作用，所以比一般物體更易遭受雷擊；2）輸電線路保護(hù)角大，目前凱里供電局曾遭受過受過雷擊閃絡(luò)220kV輸電線路 ，其避雷線保護(hù)角為7.12°～13.26°，甚至更大。因此，在凱里供電局雷電對于電網(wǎng)運行事故頻發(fā)，例如2008年～2010年電網(wǎng)遭受雷擊挑有78次，其中造成絕緣子擊穿的有5次，導(dǎo)致主變跳閘的有3次，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的可靠運行。

1.1.2 冰雪災(zāi)害對電網(wǎng)影響

近年來最為典型的就是2008年大范圍雨雪凝凍災(zāi)害，低溫雨雪凝凍自然災(zāi)害天氣，使凱里地區(qū)十幾個縣的電網(wǎng)運行受到嚴(yán)重影響。災(zāi)害共造成15個縣停電。受災(zāi)損壞停運電力線路共108條，變電站共6座，給電力供應(yīng)造成重大損失。災(zāi)情影響最為嚴(yán)重的是黎平縣、從江縣、錦屏縣電力設(shè)施損毀慘重。數(shù)百千條線路倒塔(桿)、斷線。例如500kV變電網(wǎng)基本癱瘓，220kV電網(wǎng)停止運行。導(dǎo)致這次大范圍冰災(zāi)事故的主要原因是持續(xù)20多天的陰雨天氣，凱里供電局當(dāng)時的輸電線路，從設(shè)計上并未考慮到覆冰強度值，在此次50年一遇的自然災(zāi)害面前，輸電線路形成大范圍的絕緣子冰凌冰閃以及導(dǎo)線覆冰故障。2008年的這次冰災(zāi)有3個主要特點是：

1）110kV以上的鐵塔、水泥桿倒塌和斷裂的達(dá)到18.7%；

2）導(dǎo)線、絕緣子串覆冰達(dá)到60mm～120mm厚度，造成電力線路斷線；

3）由于冰雪嚴(yán)重導(dǎo)致電網(wǎng)失去電源點。

2 加強自然災(zāi)害應(yīng)急管理的重要性

自然災(zāi)害的出現(xiàn)頻率、影響范圍和造成的損失在不斷的加大。對供電企業(yè)來講，確保用戶的可靠供電提出了更高的要求，因此，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、輸電線路架設(shè)的技術(shù)要求也在不斷的增強，分析近年來各類自然災(zāi)害對凱里供電局電網(wǎng)的影響，至少給我們3點啟示：

1）電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大將使其遭遇的災(zāi)害也被規(guī)?；?、效率化；

2）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)急機制現(xiàn)狀仍與有效應(yīng)對各類重大自然災(zāi)害的要求之間存在差距；

3）對防災(zāi)的反思不能只局限于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)措施層面，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)性地分析，要以凱里供電局已經(jīng)發(fā)生過冰凍、雷擊災(zāi)害造成電網(wǎng)事故的信息和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對凱里供電局在自然災(zāi)害下的應(yīng)急搶修、融冰防雷技術(shù)進(jìn)行全面研究和風(fēng)險評估，建立健全科學(xué)的預(yù)防機制、預(yù)警機制、應(yīng)急機制以及災(zāi)后快速恢復(fù)重建機制。

3 防御自然災(zāi)害的對策

3.1 加強電力系統(tǒng)防災(zāi)研究，建立預(yù)警、應(yīng)急與快速恢復(fù)機制

根據(jù)自然災(zāi)害對凱里供電局電網(wǎng)輸電線路的損壞性影響，從損壞程度、范圍、性質(zhì)等多方面開展技術(shù)評估分析，并結(jié)合凱里供電局不同地區(qū)線路受到自然災(zāi)害影響的特點、分布規(guī)律、電網(wǎng)線路基本參數(shù)等繪制災(zāi)害分布圖，對凱里供電局電網(wǎng)自然災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險評估分析，在電網(wǎng)規(guī)劃、防災(zāi)加固、應(yīng)急預(yù)警、生產(chǎn)管理有效應(yīng)用。建立相應(yīng)的事故預(yù)警機制、應(yīng)急機制以及災(zāi)后快速恢復(fù)重建機制。

3.2 積極開展抗雷擊研究，防止倒塔和絕緣擊穿事故

從凱里供電局電網(wǎng)輸電線路的實際情況出發(fā)，統(tǒng)計近年來輸電線路受到雷擊的主要區(qū)域，甚至是線路桿塔的具體位置，根據(jù)雷擊分析研究結(jié)果，主要積極開展以下工作：

1）通過雷電的危險性分析，結(jié)合雷電近幾年的雷擊數(shù)據(jù)，梳理出局部電網(wǎng)雷擊高發(fā)桿塔級段和線路區(qū)域，為線路的抗雷擊設(shè)防提供合理化依據(jù)。逐步開始在雷電活動頻繁的地段或經(jīng)常遭受雷擊的地段，架設(shè)逐基接地線，減小避雷線保護(hù)角；

2）加強輸電塔線避雷器安裝區(qū)域及位置的相關(guān)研究。開始在雷達(dá)多發(fā)區(qū)裝設(shè)避雷器，并降低桿塔的接地電阻。

3.3 積極開展在冰凍災(zāi)害來臨后的融冰技術(shù)研究

目前凱里供電局在融冰技術(shù)上有了較大的提高，通過2010年元月的融冰保電工作順利開展，總結(jié)出了十大類融冰技術(shù)方案，例如：融冰裝置融冰、負(fù)荷融冰、變壓器融冰、電焊機融冰等。進(jìn)一步研究融冰的技術(shù)方法和措施研究，在冰凍災(zāi)害來臨之前積極做好融冰設(shè)備、設(shè)施及人員準(zhǔn)備。

4 結(jié)論

總而言之，由于自然災(zāi)害具有種類多樣性、成因復(fù)雜性、突發(fā)性及應(yīng)對災(zāi)害的滯后性等特征，提高防災(zāi)、抗災(zāi)能力，是供電安全發(fā)展的首要解決問題也就是持續(xù)完善自然災(zāi)害應(yīng)急管理機制的基本要求。自然災(zāi)害應(yīng)急管理機制在凱里供電局2008年、2010年的抗冰保電應(yīng)急管理實踐中得到了應(yīng)用。從近3年的惡劣氣候?qū)﹄娋W(wǎng)的嚴(yán)重影響來看，提高凱里供電局電網(wǎng)應(yīng)對冰凍與雷擊自然災(zāi)害能力，已經(jīng)是擺在面前的迫切問題、刻不容緩。針對凱里供電局電網(wǎng)面臨嚴(yán)峻自然災(zāi)害的現(xiàn)實，凱里供電局應(yīng)積極開展如下工作：

1）重大災(zāi)害提前風(fēng)險預(yù)警、災(zāi)害的應(yīng)急響應(yīng)的研究、風(fēng)險評估工作，對冰凍、雷擊自然災(zāi)害可能造成的輸電線路覆冰、桿塔斷裂、電網(wǎng)大面積停電等，應(yīng)盡快研究完善針對融冰防雷的技術(shù)措施，相應(yīng)的抗戰(zhàn)防止事故預(yù)警機制和應(yīng)急響應(yīng)機制；

2）建立特殊電網(wǎng)區(qū)域的災(zāi)害性質(zhì)、災(zāi)害程度的電網(wǎng)分布圖。應(yīng)加強對重災(zāi)區(qū)和自然災(zāi)害頻繁發(fā)生的地區(qū)電網(wǎng)分析研究工作，并將這一工作與應(yīng)急處置方案、電網(wǎng)設(shè)計相結(jié)合，建立針對凱里供電局電網(wǎng)對自然災(zāi)害防御的長效機制；

3）在凱里供電局電網(wǎng)可靠性供電的研究中，應(yīng)將抗雷擊、冰凍研究的重點放在輸電塔線體系和其他高聳設(shè)備中，建立一套行之有效的預(yù)警、響應(yīng)機制；

4）在近幾年電網(wǎng)建設(shè)投資不斷加強的情況下，應(yīng)加大凱里供電局電網(wǎng)防御重大自然災(zāi)害的資金投入、科技投入，設(shè)計、建設(shè)、運行管理各部門要明確目標(biāo)，通力合作、相互支持打造出強大的供電網(wǎng)絡(luò)。

[1]盧強.“我國電力系統(tǒng)災(zāi)變防治與經(jīng)濟運行的重大科學(xué)問題的研究”項目簡介.

[2]楊衛(wèi)東，徐政，韓禎祥.電力系統(tǒng)災(zāi)變防治的現(xiàn)狀與目標(biāo).

[3]胡毅.輸電線路大范圍冰害事故分析與對策.