臺(tái)風(fēng)引發(fā)大面積停電危害分析及應(yīng)對(duì)

蔡 維，余俊宏，余爾汶

(1.國網(wǎng)福建省電力有限公司，福建 福州 350003；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司，福建 福州 350009；3.福建省電力應(yīng)急辦公室，福建 福州 350001；4.國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司，福建 福州 350013)

0 引言

大面積停電事件不但影響電力企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營秩序，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致公共交通、水、氣、煤、油等供應(yīng)中斷，對(duì)國家安全、社會(huì)穩(wěn)定造成負(fù)面影響。分析梳理大面積停電事件造成直接和間接危害，對(duì)做好大面積停電事件應(yīng)急準(zhǔn)備具有指導(dǎo)性作用。

1 案例分析

2016年全球海域最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“莫蘭蒂”，在沿海M市登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力15級(jí)，陣風(fēng)速度50m/s。強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對(duì)M市的公共設(shè)施造成嚴(yán)重危害。

1.1 臺(tái)風(fēng)對(duì)公共設(shè)施及電網(wǎng)的影響

1.1.1 公共設(shè)施

強(qiáng)臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致M市大面積停電，全市供水、通信中斷，70 %綠化樹被吹到或折斷，市區(qū)路燈僅剩不到20 %；工業(yè)交通方面，2 000余家工廠企業(yè)停產(chǎn)，市中心主干道全部被積水淹沒；農(nóng)林牧漁方面，全市大田作物、果樹受災(zāi)面積300萬畝，水產(chǎn)養(yǎng)殖損失面積150萬m2；水利設(shè)施方面，損壞小型水庫堤防60 km，損壞水閘190座。

1.1.2 電網(wǎng)企業(yè)

(1) 主干電網(wǎng)方面:500 kV線路倒塔5基，斷串5基、地線橫擔(dān)斷裂1基，220 kV線路倒塔7基、塔頭變形1基、斷線3處，110 kV線路倒塔4基、斷線10處、橫擔(dān)變形2基，35 kV線路倒塔1基；累計(jì)停運(yùn)500 kV線路5條、220 kV線路25條、220 kV變電站6座、110 kV線路109條、110 kV變電站34座、35 kV線路24條、35 kV變電站6座。

(2) 配電網(wǎng)方面:配網(wǎng)倒(斷)桿2 516基、傾斜1 484基、導(dǎo)線斷線1 974處，受淹環(huán)網(wǎng)柜3個(gè)、站房5個(gè)；累計(jì)跳閘10 kV線路2 619條，停運(yùn)10 kV配變59 276臺(tái)。

(3) 供電用戶方面:累計(jì)停電323.05萬戶(占比29.37 %)，損失負(fù)荷超過80萬kW(占比25.39 %)；市政府等一級(jí)重要用戶停電，自來水廠、石油化工等二級(jí)重要用戶停電。

1.1.3 發(fā)電企業(yè)

S電廠1，2號(hào)機(jī)組緊急停運(yùn)，H電廠2號(hào)機(jī)組緊急停運(yùn)，啟備變失電。兩個(gè)發(fā)電廠的廠用電全部失電，僅靠自備發(fā)電機(jī)組帶保安段運(yùn)行。廠用工業(yè)和生活用水系統(tǒng)停運(yùn)，照明、電話通信、信息網(wǎng)絡(luò)全部癱瘓。

1.2 大面積停電的影響

1.2.1 通信行業(yè)

所有核心業(yè)務(wù)均需要持續(xù)安全電力供應(yīng)。通信行業(yè)受影響的核心設(shè)施是機(jī)樓、接入網(wǎng)、基站。

(1) 移動(dòng)公司:受影響最為嚴(yán)重，基站峰值停電1 765個(gè)(含室分站)，峰值退服基站1 689個(gè)；傳輸網(wǎng)線路受損1 896 km；本地匯聚系統(tǒng)中斷13處，接入網(wǎng)中斷266處；集客峰值故障1 961宗，社區(qū)寬帶峰值故障6 752宗。

(2) 聯(lián)通公司:全市停電的基站超過700個(gè)，核心干線機(jī)房、匯聚機(jī)房全面停電，出現(xiàn)較大面積的退服現(xiàn)象。

(3) 電信公司:基站停電386個(gè)，接入網(wǎng)停電272個(gè)、中斷180個(gè)(含停電及斷纖)，EPON (ethernet passire optical，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))停電及斷纖4 500個(gè)，接入網(wǎng)及EPON受影響固話用戶數(shù)約36.5萬戶、寬帶用戶數(shù)約21.3萬戶。

1.2.2 供水系統(tǒng)

供水行業(yè)對(duì)電力的依存度很高，自來水廠制水送水用電量最大的就是取水泵房和送水泵房。水務(wù)集團(tuán)所屬12個(gè)水廠停產(chǎn)。個(gè)別水廠停止供水時(shí)間將近15 h，影響38 %的居民供水。大部分地下水源水廠、抽水泵站、加壓站停止供水達(dá)8 h左右。

1.2.3 交通運(yùn)輸行業(yè)

大面積停電后，86架次航班全線取消，32趟進(jìn)出M市列車晚點(diǎn)運(yùn)行，大量滯留旅客；港口航道停航，碼頭停產(chǎn)，輪渡停止運(yùn)營。交通信號(hào)燈、交通智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備失靈，交通受阻；立體停車設(shè)備無法使用，客運(yùn)車輛和人員無法及時(shí)輸送轉(zhuǎn)移。

1.2.4 供油行業(yè)

供油行業(yè)主要受影響的是加油設(shè)備、控制通電設(shè)備、支付結(jié)算系統(tǒng)及消防安全設(shè)備。D廠地下油庫應(yīng)急發(fā)電柴油不足，停止運(yùn)營達(dá)48 h。大部分社會(huì)油站因沒有自備發(fā)電機(jī)而歇業(yè)，110座加油站無法正常加油，衍生醫(yī)院、通信、供電、供水、消防以及應(yīng)急搶修車輛用油不足。

1.2.5 醫(yī)院醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)

M市某醫(yī)院的油料儲(chǔ)備只能維持自備發(fā)電機(jī)(800 kW) 10 h的運(yùn)轉(zhuǎn)；通信中斷道路受阻，信息傳遞困難，病危人員轉(zhuǎn)運(yùn)困難。

1.2.6 重點(diǎn)高危用戶

M市鋼鐵廠外部供電線路先后跳閘，若自備機(jī)組跳閘，電力供應(yīng)中斷，高爐焦?fàn)t、原料、煉鋼等重點(diǎn)部位將斷電。

2 大面積停電風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)包括雷暴，臺(tái)風(fēng)、洪澇、地震等。雷電以及雷電引發(fā)的森林草原山火，對(duì)電網(wǎng)影響最為頻繁；沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)、洪澇災(zāi)害也對(duì)電力造成較大影響；內(nèi)陸地區(qū)偶發(fā)龍卷風(fēng)、微地形產(chǎn)生的風(fēng)場影響輸電線路安全運(yùn)行；冬季降溫造成線路覆冰亦有可能引發(fā)面積停電。

2.2 電源側(cè)受限風(fēng)險(xiǎn)

因各種原因造成發(fā)電廠站無法開機(jī)運(yùn)行，或不能滿功率運(yùn)行，引發(fā)連鎖反應(yīng)，進(jìn)而造成電網(wǎng)較大面積停電。例如冬季局部地區(qū)光伏發(fā)電零出力，水利、風(fēng)力發(fā)電弱出力，都是季節(jié)因素造成電源側(cè)風(fēng)險(xiǎn)，此類風(fēng)險(xiǎn)如單一出現(xiàn)影響不大，如轉(zhuǎn)變成行業(yè)系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)則可能誘發(fā)大面積停電。

2.3 電網(wǎng)側(cè)狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

2.3.1 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

電網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)存在局部的薄弱環(huán)節(jié)，關(guān)鍵輸變電設(shè)備故障可能引發(fā)大面積停電風(fēng)險(xiǎn)；配電網(wǎng)絡(luò)單電源比例高或聯(lián)絡(luò)通道容量不足，設(shè)備故障停電時(shí)轉(zhuǎn)供電能力受限。在特定條件下可能被迫限荷，造成局部停電。

2.3.2 設(shè)備本體

重要發(fā)輸變電設(shè)備、自動(dòng)控制系統(tǒng)因產(chǎn)品質(zhì)量問題、巡視維護(hù)不到位、隱患排查治理不到位，有可能導(dǎo)致電網(wǎng)大面積停電。例如沿海地區(qū)特別是海岸線30 km范圍內(nèi)的電力設(shè)備，受海風(fēng)鹽霧污染影響較大，巡檢不及時(shí)，易發(fā)生污閃跳閘引發(fā)停電。

2.3.3 外力破壞

野蠻施工、非法侵入、火災(zāi)爆炸、恐怖襲擊、網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊等外力破壞，可能造成電網(wǎng)設(shè)施損毀，引發(fā)大面積停電。線路設(shè)備附近違章搭建、超高樹木種植、機(jī)械施工作業(yè)等安全距離不足導(dǎo)致線路跳閘，均可能造成電網(wǎng)大面積停電。

2.3.4 人員行為

電力企業(yè)運(yùn)行維護(hù)人員誤操作或運(yùn)行人員處置不當(dāng)，可能誘發(fā)連鎖故障，最終導(dǎo)致大面積停電。

2.3.5 系統(tǒng)穩(wěn)定

電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，經(jīng)受多種干擾因素可能導(dǎo)致功角不穩(wěn)定、頻率不穩(wěn)定、電壓不穩(wěn)定。當(dāng)這系統(tǒng)穩(wěn)定“三要素”之一遭到破壞時(shí)，均可能造成大量用戶供電中斷，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的瓦解，后果極為嚴(yán)重。

2.4 負(fù)荷側(cè)風(fēng)險(xiǎn)

一些用電單位對(duì)電力設(shè)施的安全運(yùn)行重視不夠，少數(shù)值班人員資質(zhì)不足，保安電源不足或者維護(hù)有問題。單一用戶的風(fēng)險(xiǎn)可能是造成人身傷害，也可能由于連鎖反應(yīng)造成大面積停電。

3 大面積停電事件應(yīng)對(duì)啟示

從案例看出，提高應(yīng)對(duì)大面積停電突發(fā)事件要遵循應(yīng)急PPRR四階段原則開展應(yīng)對(duì)。主要為預(yù)防(Prevention)、準(zhǔn)備(Preparation)、響應(yīng)(Response)和恢復(fù)(Recovery)，如圖1所示。

圖1 PPRR四階段內(nèi)容

(1) 在預(yù)防環(huán)節(jié)，主要目標(biāo)是力圖消除或者減少災(zāi)害影響，增強(qiáng)企業(yè)遭受突發(fā)事件時(shí)的承受力和增加企業(yè)受災(zāi)害影響時(shí)的快速恢復(fù)能力。

(2) 在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，主要目標(biāo)是建立應(yīng)急工作計(jì)劃和預(yù)案，提供應(yīng)急教育和相關(guān)信息，做好事件發(fā)生前人、財(cái)、物的準(zhǔn)備。

(3) 在響應(yīng)環(huán)節(jié)，主要目標(biāo)是啟動(dòng)應(yīng)急工作計(jì)劃和預(yù)案規(guī)定的響應(yīng)，降低突發(fā)事件影響，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，提供應(yīng)急供電和電力搶修。

(4) 在恢復(fù)環(huán)節(jié)，主要目標(biāo)是制定合理恢復(fù)計(jì)劃，盡快重建受損設(shè)施，恢復(fù)正常供電。

4 結(jié)束語

從實(shí)際案例出發(fā)，分析大面積停電事件的主要危害，提出“預(yù)防”“準(zhǔn)備”“響應(yīng)”“恢復(fù)”四個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)應(yīng)急能力建設(shè)，提高電力設(shè)備設(shè)施抵御災(zāi)害能力，強(qiáng)化隊(duì)伍裝備裝置管理，科學(xué)開展應(yīng)急指揮處置，加強(qiáng)災(zāi)后搶修和災(zāi)前防御能力，將臺(tái)風(fēng)災(zāi)害引發(fā)大面積停電的負(fù)面影響降到最低。