南網(wǎng)同走廊多回線路現(xiàn)狀研究

韓玉康，寧淼福，李 三，羅楚軍，馬 凌，劉文勛

(1.中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司，廣東 廣州 510620；2.中南電力設(shè)計院，湖北 武漢 430071)

南方電網(wǎng)已經(jīng)建成“八交四直”12條500kV及以上交直流西電東送大通道，西電東送能力達(dá)到2.670×107kW。2015年西電東送規(guī)模將達(dá)到4.300×107kW，屆時西電東送主網(wǎng)架將形成“九直八交”17條大通道。由于我國走廊資源緊張，已建及規(guī)劃中的多條線路存在走廊臨近的情況，一旦同一斷面多回線路同時發(fā)生故障跳閘，將對整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成極大的影響，電網(wǎng)風(fēng)險較大。

本文對線路運行常見風(fēng)險隱患進行了統(tǒng)計分類，針對不同的風(fēng)險隱患類型結(jié)合線路運行情況給出了同走廊多回線路的定義。利用三維GIS數(shù)據(jù)庫對南方電網(wǎng)同走廊多回線路區(qū)段進行了排查，并對典型同走廊區(qū)段進行了現(xiàn)場調(diào)研分析，得出了南方電網(wǎng)500kV及以上交直流同走廊多回線路的詳細(xì)分布情況，可為線路安全運行及維護提供指導(dǎo)，提高對復(fù)雜大電網(wǎng)的駕馭能力。

1 同走廊多回線路定義

1.1 線路常見風(fēng)險隱患

本文對南網(wǎng)超高壓公司下屬各局500kV及以上交直流線路跳閘情況進行了調(diào)研，以廣州超高壓局為例，其2009、2010年線路跳閘故障原因及數(shù)量見表1。

表1 廣州超高壓局2009－2010年線路故障統(tǒng)計

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，結(jié)合架空輸電線路運行經(jīng)驗可知輸電線路面臨的風(fēng)險隱患主要包括山火、雷擊、污閃、冰害、外力破壞、地質(zhì)災(zāi)害等類型。文章將根據(jù)以上常見風(fēng)險隱患類型對同走廊多回線路進行定義。

1.2 不同故障類型時同走廊多回線路

1.2.1 防山火同走廊多回線路的定義

對于防山火來說，同走廊多回線路的定義應(yīng)主要考慮引起山火的原因及山火的影響范圍。引起山火的主要原因有人為燒荒、祭祖、燒火取暖、亂丟煙頭、持火照明、燃放煙花、使用火藥槍打獵等。

人為燒荒屬于計劃、故意的行為，燒荒范圍及后果都具有不可確定性，也會被嚴(yán)格控制，因此，防山火同走廊多回線路的定義不考慮此類情況。祭祖、燒火取暖、亂丟煙頭、持火照明、燃放煙花、使用火藥槍打獵等引起的山火屬于意外行為，這些原因引起的山火燃燒范圍主要受以下因素影響，包括地形因素：坡度、風(fēng)口、坡向、形態(tài)、坡面夾角；天氣條件：溫度、濕度、風(fēng)級、風(fēng)向；可燃物因素：可燃物種類、數(shù)量、分布形式；林火燃燒方式：上山火、下山火、橫向火，樹冠火、沖冠火。根據(jù)對南網(wǎng)線路歷年的山火災(zāi)害統(tǒng)計分析可知，此類原因引起的山火一般發(fā)生在一面山坡或者相連山脈，范圍一般為幾千、上萬平方。

因此，從防山火角度，將同一面山坡或者相連山脈上的多回線路為同走廊線路。

1.2.2 防雷擊同走廊多回線路

防雷擊同走廊多回線路主要考慮數(shù)條電力線路平行距離較長(或者同塔多回)時，在地面或者線路上出現(xiàn)直擊雷或者感應(yīng)雷時，是否會出現(xiàn)2條及以上線路同時跳閘。

由DL/T620－1997[4]推薦公式計算得知，在距電力線S>65m處雷云對地放電時，在電力線的導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓較小，很少達(dá)到500kV～600kV，對60kV及以上線路，感應(yīng)過電壓一般不會引起閃絡(luò)；當(dāng)距離線路更近的雷擊實際上會被線路吸引而擊于線路自身，故對數(shù)條平行走向距離較小的500kV及以上線路，當(dāng)?shù)孛媛淅讜r，感應(yīng)過電壓不會引起線路跳閘，更不可能引起2條及以上500kV線路同時跳閘。

相對來說，同塔多回線路防雷性能稍差，特別是雨水季節(jié)較多、雷暴日數(shù)較大(大于40)、相對地勢較高的區(qū)域為防雷薄弱點，線路發(fā)生雷擊事故概率較大。

因此，從防雷角度出發(fā)，將位于以上防雷薄弱點的同塔多回線路定義為同走廊多回線路。

1.2.3 防污同走廊多回線路

對于防污閃來說，同走廊多回線路的定義應(yīng)主要考慮污染源及污染源的影響范圍。引起絕緣子污閃的主要污穢源有工業(yè)排放、交通干線、居民區(qū)及礦區(qū)等人為污穢源，同時還需考慮大霧、毛毛雨等天氣的影響。

人為污穢源是絕緣子污閃的直接原因，根據(jù)南方電網(wǎng)公司《超高壓輸電公司防污閃工作管理規(guī)定》中的規(guī)定可知，工業(yè)排放、交通干線、居民區(qū)及礦區(qū)等污染源的影響距離見表2、表3。

同時從GB 26218.1－2010[5]規(guī)定的污染源距離與污穢等級劃分的關(guān)系來看，d(重)級污區(qū)距離人為污穢源為1km 內(nèi)，c(中)級污區(qū)距離人為污穢源1km～5km。

因此，從防污閃角度考慮同時結(jié)合運行維護的可行性，將離污穢源1km內(nèi)的多回線路定義為同走廊線路。在污穢特別嚴(yán)重情況下，可考慮對5公里內(nèi)的多回線路提高運行維護標(biāo)準(zhǔn)。

表2 污染源影響距離(一)

表3 污染源影響距離(二)

1.2.4 防冰同走廊多回線路

影響輸電線路覆冰的主要因素有氣象因素(包括氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向、相對濕度等)、地形因素(包括山脈走向、山體部位、海拔高度及江湖水體等)、導(dǎo)線特性因素(包括導(dǎo)線溫度、掛高以及線徑等)。 其中氣象因素和導(dǎo)線溫度是輸電線路覆冰的主要影響因素。

輸電線路覆冰一般位于微氣象地形如山頂、埡口、山坡等地，且絕大多數(shù)位于山地。輸電線路覆冰造成的危害主要是絕緣子冰閃、導(dǎo)地線覆冰過載等情況。

要造成兩回或兩回以上的絕緣子同時閃絡(luò)，則輸電線路桿塔所處區(qū)域的微氣象條件應(yīng)基本相同，無論是覆冰厚度還是融冰速度都應(yīng)基本相當(dāng)。而要造成兩回或兩回以上的線路或桿塔過載，則輸電線路不僅應(yīng)所處地形、地貌、風(fēng)速和氣溫相同，而且兩回線路的設(shè)計參數(shù)、結(jié)構(gòu)強度均應(yīng)基本相同。

因此，對防冰同走廊多回線路定義為：相距1km以內(nèi)地形、地貌、風(fēng)速和氣溫和線路參數(shù)基本相同的多回線路。

1.2.5 防外力破壞同走廊多回線路

輸電線路外力破壞源種類較多，主要考慮工程建設(shè)施工、偷盜、異物短接等因素。

高速公路、鐵路施工等對輸電線路的影響分為兩類，一類是土石開方造成的炸石影響，另一類是塔基所在山體開挖造成塔基穩(wěn)定影響。對于土石開方按照相關(guān)規(guī)定并結(jié)合以往經(jīng)驗，規(guī)定：相距500m以內(nèi)的兩回或兩回以上平行的線路稱為同走廊多回線路。對于第二類影響，隨著我國電力建設(shè)的發(fā)展，輸電線路走廊越來越緊缺，線路路徑區(qū)域地形越來越復(fù)雜，很多鐵塔基礎(chǔ)所在位置的條件越來越惡劣，將位于同一山坡的任意兩回或兩回以上平行的線路稱為同走廊多回線路。

對于偷盜，結(jié)合以往事故及防治經(jīng)驗，規(guī)定：距離在1000m以內(nèi)的任意兩回或兩回以上平行的、未采取其他防盜措施的線路稱為同走廊多回線路。

對于異物短接，規(guī)定：距離在500m以內(nèi)的、位于農(nóng)田附近的任意兩回或兩回以上平行線路、或距離在1000m以內(nèi)的、位于農(nóng)田上方的任意兩回或兩回以上平行線路稱為同走廊多回線路。

1.2.6 防地質(zhì)災(zāi)害同走廊多回線路

根據(jù)調(diào)查，同走廊多回線路地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種主要為：滑坡、崩塌、泥石流、巖溶地面塌陷、采空區(qū)地面塌陷，地裂縫和地面沉降較為少見。對地質(zhì)災(zāi)害而言，同走廊多回線路的定義需根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害本身所處的地質(zhì)環(huán)境(地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等)進行定義，對滑坡、崩塌、泥石流而言，所謂同走廊多回線路應(yīng)該是位于同一斜坡體上，受同種地質(zhì)災(zāi)害威脅的線路。對巖溶地面塌陷、采空區(qū)地面塌陷而言，所謂同走廊多回線路應(yīng)該是距離在1000m以內(nèi)，受同種地質(zhì)災(zāi)害威脅的線路。

1.3 同走廊多回線路的定義

通過上述各種類型風(fēng)險隱患的描述可知，大部分隱患的影響范圍在1km之內(nèi)，考慮到運行維護的可行性，將離隱患點1km內(nèi)的多回線路(含交叉和平行)定義為同走廊多回線路。對于某些影響范圍超過1km的隱患，可結(jié)合線路具體環(huán)境和運行狀況適當(dāng)放寬范圍。

2 南方電網(wǎng)同走廊多回線路現(xiàn)狀調(diào)查

根據(jù)對線路風(fēng)險隱患的分類描述及同走廊多回輸電線路的定義，本文利用三維GIS數(shù)據(jù)庫對南網(wǎng)超高壓輸電公司所屬500kV及以上交直流輸電線路同走廊現(xiàn)狀進行了排查。

2.1 GIS數(shù)據(jù)庫特點及排查內(nèi)容

南網(wǎng)三維GIS數(shù)據(jù)庫可以查閱線路相鄰距離、地形地貌、各類技術(shù)參數(shù)等特點，排查的具體內(nèi)容包括：

(1)調(diào)查同走廊線路相鄰距離，判斷是否為同走廊線路。

(2)調(diào)查同走廊線路氣象情況、污穢情況、地形地貌情況、植被情況、是否有防火通道、線路附近建設(shè)等情況，判斷風(fēng)險是否存在。

(3)調(diào)查同走廊線路參數(shù)，塔型、導(dǎo)線、絕緣配置等等。

(4)同走廊多回線路重點區(qū)段GIS圖片的收集。

2.2 GIS排查結(jié)果

本文對南網(wǎng)超高壓輸電公司所屬500kV及以上線路同走廊狀態(tài)進行了排查，線路三維GIS分布圖見圖1。

根據(jù)排查統(tǒng)計情況，超高壓公司所轄500kV及以上交直流輸電線路同走廊區(qū)段共有207處(線路間距離≤1000m)，5355公里，涉及到66條線路，占公司500kV及以上線路總長度的比例超過了30%。同走廊區(qū)段的具體分布見表4。

表4 世面同走廊區(qū)段統(tǒng)計

對以上區(qū)段進行隱患分類可知，山火隱患占了絕大多數(shù)，其次為外力破壞隱患，各隱患類型的具體數(shù)量見表5。

表5 隱患類型及比例

3 典型同走廊區(qū)段現(xiàn)場調(diào)研

結(jié)合GIS排查結(jié)果，對南網(wǎng)超高壓公司所屬500kV及以上交直流輸電線路典型同走廊區(qū)段進行了現(xiàn)場調(diào)研，調(diào)研范圍覆蓋南網(wǎng)超高壓所有9個分局、50個同走廊區(qū)段，風(fēng)險隱患類型包含山火、雷害、覆冰、污穢、外力破壞和地質(zhì)災(zāi)害。部分隱患見圖2。

河柳甲線130#塔、河柳乙線132#塔、龍沙甲乙線468#塔附近塔位線下為哈密瓜種植大棚基地，線路所在地易出現(xiàn)大風(fēng)、冰雹天氣，易造成瓜棚損壞，大棚塑料薄膜可能會飄浮起來影響本線路運行安全。

黎甲線115#塔和施黎乙線117#塔所在山頭山腳為居民區(qū)，山坡上有數(shù)處墳?zāi)?，在祭祖時，易引發(fā)山火，影響兩回線路的安全。

來梧Ⅰ線1#～6#塔、來梧Ⅱ線1#～4#塔位于平地，在來賓電廠附近，電廠污穢源離線路較近，最近距離約為100m，對線路防污穢絕緣水平產(chǎn)生較大影響，為污穢隱患重點防治區(qū)域。

施黎甲線、乙線平行接近走線，兩回線路間距約為100m。施黎甲線91#塔、乙線92#塔位于山區(qū)埡口，海拔約947m，屬于微地形、微氣象區(qū)域，冬季易發(fā)生覆冰。

施黎甲線109#塔、施黎乙線112#塔平行接近，間距約為100m，其中施黎乙線112#塔塔腿處坡度較陡，地質(zhì)穩(wěn)定性較差，經(jīng)長期雨水沖刷已導(dǎo)致出現(xiàn)小面積滑坡現(xiàn)象。若任由發(fā)展可能導(dǎo)致桿塔穩(wěn)定性受到影響。

花博線為同塔雙回線路，其中花博甲線69#塔位于山區(qū)，塔型為SGV1－35。設(shè)計建設(shè)時，絕緣子串為每串32片F(xiàn)C160/155絕緣子，接地型號為T5A。該區(qū)域為多雷地區(qū)，同時69#塔呼高較高，下坡側(cè)高差較大，易遭受擊。

結(jié)合GIS數(shù)據(jù)庫排查結(jié)果和典型隱患區(qū)段的現(xiàn)場調(diào)研，得到了南網(wǎng)超高壓公司所屬500kV及以上交直流輸電線路同走廊線路的詳細(xì)分布情況。

4 總結(jié)

(1)本文對走廊臨近線路常見隱患類型進行了統(tǒng)計。從防山火、防雷、防污、防冰、防外力破壞及防地質(zhì)災(zāi)害等6個方面對同走廊多回線路進行了定義。

(2)利用三維GIS數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場調(diào)研等方式對同走廊區(qū)段進行了排查統(tǒng)計，南網(wǎng)超高壓公司所轄500kV及以上交直流輸電線路走廊臨近的線路區(qū)段統(tǒng)計共有207處(線路間距離≤1000m)，5355公里，涉及到66條線路，占公司500kV及以上線路總長度的30%以上。

(3)文章對南網(wǎng)同走廊線路的現(xiàn)狀進行梳理，為運行部門系統(tǒng)全面了解線路走廊臨近狀況、排查及消除同走廊線路隱患、制定運行維護措施提供了方向和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

[1]莫琦，陳亦平.南方電網(wǎng)高壓直流輸電系統(tǒng)調(diào)度運行操作分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，3(03).

[2]謝惠藩，王海軍，陳潛.云廣特高壓直流對南方電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響[J].電力系統(tǒng)自動化學(xué)報，2010，22(06).

[3]周華鋒，李鵬，胡榮.南方電網(wǎng)調(diào)度智能化關(guān)鍵技術(shù)研究[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2011，05(01).

[4]DL/T620－1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].

[5]GB/T 26218.1－2010，污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定[S].