氣象災(zāi)害對克拉瑪依電力設(shè)施的影響淺析

周長江 周雪婧

摘要 結(jié)合克拉瑪依主要災(zāi)害天氣特點，淺析大風(fēng)、雷電、暴雨、雨雪冰凍等氣象災(zāi)害對電力設(shè)施造成的影響，提出指導(dǎo)性的災(zāi)害防御措施。

關(guān)鍵詞 氣象災(zāi)害;電力設(shè)施;影響;防災(zāi)措施

中圖分類號：P429 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0097–02

電力設(shè)施的正常運行與氣象條件信息相關(guān)，氣象災(zāi)害對電力設(shè)施安全運行影響較大。克拉瑪依位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，其地理位置及周邊自然環(huán)境決定了克拉瑪依是一個氣象災(zāi)害多發(fā)區(qū)，自然環(huán)境惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱。由氣象因素引發(fā)強大風(fēng)、寒潮、冰雹、高溫、雷電、雨雪冰凍等氣象災(zāi)害天氣頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，氣象災(zāi)害每年都對克拉瑪依市電力及石油石化、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域帶來一定的危害，造成的一定的損失，作為政府監(jiān)管部門還是電力行業(yè)，要了解本地區(qū)氣象災(zāi)害的特征，加強要對氣象災(zāi)害的防御，提高電力系統(tǒng)防御氣象災(zāi)害天氣的能力[1]。

1 氣象災(zāi)害對電力系統(tǒng)的影響

1.1 大風(fēng)對電力設(shè)施的影響

大風(fēng)災(zāi)害是克拉瑪依最大的災(zāi)害，大風(fēng)天氣一年四季皆有發(fā)生。克拉瑪依大風(fēng)以西北風(fēng)為主，大風(fēng)日數(shù)平均每年為60.8 d，轄區(qū)內(nèi)極大風(fēng)速最大為45.4 m/s，其中最多年份為1957年，出現(xiàn)110 d，次多年份為1979年，出現(xiàn)91 d，最少年份為2016年，出現(xiàn)20 d，次少年份為2019年，出現(xiàn)24 d。

從1957—2019年克拉瑪依大風(fēng)日數(shù)月變化分布圖上看，每年的1月、2月和12月大風(fēng)出現(xiàn)頻次較少;從3月開始，大風(fēng)出現(xiàn)率逐漸增多，5月最多，月平均為9.8 d，其次是6月、7月，月平均為8.7 d，8月之后又逐月減少（圖1）。

百口泉是克拉瑪依風(fēng)口風(fēng)力最大的區(qū)域，其次是白堿灘和金龍鎮(zhèn)。大風(fēng)對輸電線造成的影響主要有3種：倒桿斷線、導(dǎo)線之間和導(dǎo)線與地之間放電、短路，引發(fā)火災(zāi)，造成大面積停電。2018年11月25日和2018年12月1日，冬季2場大風(fēng)致使克拉瑪依217國道兩側(cè)多條高壓輸變線路大面積斷電，停電時間長，搶修難度大，給我市的石油、石化行業(yè)及城市公共設(shè)施造成了極大損失，直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)十億。

1.2 雷電對電力設(shè)施的影響

克拉瑪依市雷暴日數(shù)年平均為38 d，屬于雷暴多發(fā)區(qū)，雷暴日數(shù)年際間變化差異較大;一年中以5—9月雷暴活動頻繁，雷暴出現(xiàn)日數(shù)約占年總雷暴日數(shù)的92%以上?？傮w上，克拉瑪依市年雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出波動減少的趨勢，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)10年代后，年雷暴日數(shù)減少趨勢明顯。

輸電線路地處曠野，長度大，易遭受雷擊。雷擊線路形成的雷電過電壓，沿線路傳播侵入變電所，使電力設(shè)備絕緣承受很高的過電壓，導(dǎo)致設(shè)備絕緣閃絡(luò);雷擊也會造成線路發(fā)生單相接地短路故障，引發(fā)火災(zāi)，造成停電事故。據(jù)不完全統(tǒng)計，1996—2021年，克拉瑪依區(qū)域共發(fā)生雷擊事故22起，其中雷擊電力線路造成的事故16起，其他事故6起，雷擊電力設(shè)施造成的事故占73%。例如，2017年6月30日16：00，克拉瑪依農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)樞農(nóng)變電站遭受雷擊，雷擊造成35 kV撬裝式開關(guān)柜燒毀，直接經(jīng)濟(jì)損失50萬元;2017年8月1日15：18左右，新疆油田分公司準(zhǔn)東采油廠彩南作業(yè)區(qū)2條10 kV高壓線遭雷擊停電，共導(dǎo)致 56口油井、11座計量站、33口水井的自動化設(shè)施受到不同程度損壞，造成直接經(jīng)濟(jì)損失約百萬元[2]。

雷擊對高壓輸電線路和變壓器等供電設(shè)備不利影響，可以分為機(jī)械影響、熱力影響和電磁影響。機(jī)械影響主要是各種建筑物（如電桿、煙囪和房屋等）被劈裂、倒塌;熱力影響主要是各種導(dǎo)線、金屬構(gòu)筑物被雷電流熔化;電磁影響是對絕緣物加以很高的沖擊過電壓，從而可能引起閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象。

輸電線路遭受雷擊的形式通常有以下幾種：（1）直擊雷—閃電直接擊在建筑物、輸變線路、大地或防雷裝置上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng);（2）雷電感應(yīng)——閃電放電時，在附近導(dǎo)體上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，它可能使金屬部件之間產(chǎn)生火花;（3）雷擊電磁脈沖——由于雷電流迅速變化在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強電磁場，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢;（4）雷電波侵入——直擊雷或感應(yīng)雷電波通過輸電線路、通信電纜等金屬引入線進(jìn)入建筑物內(nèi)，造成閃擊而引起的雷擊事故;（5）雷電反擊—直擊雷防護(hù)裝置在引導(dǎo)強大的雷電流流入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導(dǎo)體上會產(chǎn)生非常高的電壓，對周圍與它們鄰近卻沒有與其連接的金屬物體、設(shè)備、線路、人體之間產(chǎn)生巨大的電位差，這個電位差會引起閃絡(luò)。

1.3 暴雨對電力設(shè)施的影響

克拉瑪依市年平均降水量為110.9 mm，其中獨山子區(qū)年降水量最多，為205.8 mm，降水量自南向北逐漸遞減，到烏禾區(qū)年降水量減至100 mm以下。受全球氣候變暖影響，從20世紀(jì)90年代開始，克拉瑪依市年降水量呈現(xiàn)增加現(xiàn)象，極端降水天氣事件趨于增多，暴雨等強降水天氣主要出現(xiàn)在6—8月[3]。

暴雨會在較短時間內(nèi)引發(fā)洪水等次生災(zāi)害，沖毀電力鐵塔造成供電中斷，同時，地勢較低處電力線路因積水浸泡、土質(zhì)變軟引起桿塔傾斜嚴(yán)重引起倒桿。暴雨還會使變電站積水，造成開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜等設(shè)備絕緣部分閃絡(luò)放電、短路跳閘。例如，2013年7月6日13：00左右，克拉瑪依市白堿灘區(qū)遭遇暴雨襲擊，時間持續(xù)近2 h，降水量達(dá)到了49.1 mm，暴雨引發(fā)白堿灘城區(qū)發(fā)生洪水災(zāi)害，轄區(qū)躍北路、迎春路等部分市政基礎(chǔ)設(shè)施和電力基礎(chǔ)設(shè)施受損嚴(yán)重。

1.4 雨雪冰凍對電力設(shè)施的影響

克拉瑪依市年平均降雪日數(shù)為58 d，降雪最早出現(xiàn)在9月24日，最晚在4月21日結(jié)束。年平均積雪日數(shù)為75 d，以1月出現(xiàn)的最多，平均達(dá)到了27 d，最大積雪深度達(dá)25 cm。低溫雨雪天氣易造成輸變線路覆冰，如果覆冰過重，桿塔處于滿應(yīng)力臨界受力狀態(tài)，加上因?qū)Ь€融冰等原因造成荷載沖擊，發(fā)生斷線，導(dǎo)致桿塔斷桿、倒塌，可對電力運行造成災(zāi)難性影響，造成大面積停電停水事故，對企業(yè)生產(chǎn)運行和人們的生活產(chǎn)生了巨大的影響。

2 氣象災(zāi)害的應(yīng)對措施

2.1 加強氣象為電力部門服務(wù)

相關(guān)部門要加強氣象服務(wù)工作，不斷拓展氣象服務(wù)領(lǐng)域，精細(xì)化氣象服務(wù)內(nèi)容;建立健全氣象為電力部門防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)機(jī)制，災(zāi)害天氣發(fā)生期間，嚴(yán)格落實領(lǐng)導(dǎo)帶班制度，做好天氣監(jiān)測和24 h值守;加強災(zāi)害天氣預(yù)警，通過手機(jī)短信、微信及微博公眾號、天氣網(wǎng)等渠道及時發(fā)布災(zāi)害天氣預(yù)報預(yù)警;建立常態(tài)化氣象信息服務(wù)和專項氣象服務(wù)工作機(jī)制，逐步提升電網(wǎng)應(yīng)對氣象災(zāi)害的能力。

2.2 全力建設(shè)電力系統(tǒng)的防災(zāi)體系

電力部門在收到氣象部門發(fā)布的災(zāi)害性天氣預(yù)警后，應(yīng)立即啟動突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案，加大重要線路、變電站所和設(shè)備的運行監(jiān)控力度，縮短巡視周期，增加特巡次數(shù)，全力做好防御工作。

2.3 提高電力系統(tǒng)的抗災(zāi)能力

在全球氣候大背景下，一些電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施難以抵御低溫雨雪冰凍、地震、洪水、大風(fēng)等極端氣象災(zāi)害的影響，電力企業(yè)在自然災(zāi)害易發(fā)的地區(qū)建設(shè)電力工程，要充分論證、慎重決策;積極推進(jìn)電力抗災(zāi)技術(shù)創(chuàng)新，及時分析總結(jié)各種自然災(zāi)害對電力系統(tǒng)的影響，科學(xué)確定電網(wǎng)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn);氣象等部門要將電網(wǎng)安全相關(guān)數(shù)據(jù)納入日常監(jiān)測范圍，電網(wǎng)企業(yè)要會同氣象等部門在自然災(zāi)害易發(fā)區(qū)的輸電線走廊設(shè)立觀測點，統(tǒng)一觀測標(biāo)準(zhǔn)，積累并共享相關(guān)資料;電力企業(yè)要根據(jù)本地區(qū)災(zāi)害特點，建立健全電力抗災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，形成與氣象、防汛、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防等有關(guān)部門的信息溝通和應(yīng)急聯(lián)動機(jī)制。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝東敏.提高電力系統(tǒng)防御氣象災(zāi)害能力的探討[C]//第26屆中國氣象學(xué)會年會氣象災(zāi)害與社會和諧分會場論文集. 2009：520-524.

[2] 馮志江，吳萍建，方金江，等.克拉瑪依市雷暴日數(shù)變化特征分析[J].貴州氣象，2017，41（2）：48-52.

[3] 史昀.克拉瑪依2011—2018夏半年降水特征分析[J].科技風(fēng)，2021（8）：120-121.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Impact of Meteorological Disasters on Power Facilities in Karamay

ZHOU Chang-jiang et al（Karamay Meteorological Bureau， Karamay， Xinjiang 834000）

Abstract Combined with the characte-ristics of main disastrous weather in Karamay， this paper analyzed the impact of meteorological disasters such as gale， lightning， rainstorm， rain， snow and freezing on power facilities， and puts forward guiding disaster prevention measures.

Key words Meteorological disaster; Power facilities; Influence; Disaster prevention measures