凝凍與雷雨自然災害對電網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重，電網發生多處倒塌斷電等重大災情，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。此次電網覆冰事故給我們帶來諸多教訓，值得思考，并應以這次災害為契機，全面分析、總結凱里供電局供電應對自然災害的應急管理機制，提高預防和處置電力突發事件能力，最大限度地減少自然災害對供電企業的影響和損失。本文從回顧近年自然災害對電網的影響開始，科學分析自然災害應急管理過程。進而指出當前自然災害應急管理存在的問題，最后提出現行自然災害應急管理機制的技術對策。

1 自然災害應急管理機制的重要性

回顧近些年來電網由于自然災害所引發的事故和損失，重點介紹一下雷電、冰雪自然災害對電網的影響和后果。嚴峻的事實表明：開展自然災害應急管理機制研究，提高電網在自然災害下的安全性、保障電網穩定運行和可靠供電是當前凱里供電局的一個刻不容緩的任務和挑戰。

1.1 自然災害對電網可靠運行的影響

1.1.1 雷擊對電網影響

雷擊對電網對安全穩定運行有極大的危害，不僅對線路有影響，其他電力設施遭受雷擊時也容易發生設備損壞，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。凱里供電局電網處于雷電高發地區，在輸電線路設計時，出于經濟的考慮 ，線路路徑多選擇在荒山曠野。導致運行線路處在落雷密度較大的區域。線路雷擊主要原因：1）鐵塔、導線本身為良導體，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）輸電線路保護角大，目前凱里供電局曾遭受過受過雷擊閃絡220kV輸電線路 ，其避雷線保護角為7.12°～13.26°，甚至更大。因此，在凱里供電局雷電對于電網運行事故頻發，例如2008年～2010年電網遭受雷擊挑有78次，其中造成絕緣子擊穿的有5次，導致主變跳閘的有3次，嚴重影響了電網的可靠運行。

1.1.2 冰雪災害對電網影響

近年來最為典型的就是2008年大范圍雨雪凝凍災害，低溫雨雪凝凍自然災害天氣，使凱里地區十幾個縣的電網運行受到嚴重影響。災害共造成15個縣停電。受災損壞停運電力線路共108條，變電站共6座，給電力供應造成重大損失。災情影響最為嚴重的是黎平縣、從江縣、錦屏縣電力設施損毀慘重。數百千條線路倒塔(桿)、斷線。例如500kV變電網基本癱瘓，220kV電網停止運行。導致這次大范圍冰災事故的主要原因是持續20多天的陰雨天氣，凱里供電局當時的輸電線路，從設計上并未考慮到覆冰強度值，在此次50年一遇的自然災害面前，輸電線路形成大范圍的絕緣子冰凌冰閃以及導線覆冰故障。2008年的這次冰災有3個主要特點是：

1）110kV以上的鐵塔、水泥桿倒塌和斷裂的達到18.7%；

2）導線、絕緣子串覆冰達到60mm～120mm厚度，造成電力線路斷線；

3）由于冰雪嚴重導致電網失去電源點。

2 加強自然災害應急管理的重要性

自然災害的出現頻率、影響范圍和造成的損失在不斷的加大。對供電企業來講，確保用戶的可靠供電提出了更高的要求，因此，電網結構、輸電線路架設的技術要求也在不斷的增強，分析近年來各類自然災害對凱里供電局電網的影響，至少給我們3點啟示：

1）電網規模不斷擴大將使其遭遇的災害也被規?；?、效率化；

2）電網結構和應急機制現狀仍與有效應對各類重大自然災害的要求之間存在差距；

3）對防災的反思不能只局限于設計標準和技術措施層面，應進行結構性、系統性地分析，要以凱里供電局已經發生過冰凍、雷擊災害造成電網事故的信息和數據為基礎，對凱里供電局在自然災害下的應急搶修、融冰防雷技術進行全面研究和風險評估，建立健全科學的預防機制、預警機制、應急機制以及災后快速恢復重建機制。

3 防御自然災害的對策

3.1 加強電力系統防災研究，建立預警、應急與快速恢復機制

根據自然災害對凱里供電局電網輸電線路的損壞性影響，從損壞程度、范圍、性質等多方面開展技術評估分析，并結合凱里供電局不同地區線路受到自然災害影響的特點、分布規律、電網線路基本參數等繪制災害分布圖，對凱里供電局電網自然災害進行風險評估分析，在電網規劃、防災加固、應急預警、生產管理有效應用。建立相應的事故預警機制、應急機制以及災后快速恢復重建機制。

3.2 積極開展抗雷擊研究，防止倒塔和絕緣擊穿事故

從凱里供電局電網輸電線路的實際情況出發，統計近年來輸電線路受到雷擊的主要區域，甚至是線路桿塔的具體位置，根據雷擊分析研究結果，主要積極開展以下工作：

1）通過雷電的危險性分析，結合雷電近幾年的雷擊數據，梳理出局部電網雷擊高發桿塔級段和線路區域，為線路的抗雷擊設防提供合理化依據。逐步開始在雷電活動頻繁的地段或經常遭受雷擊的地段，架設逐基接地線，減小避雷線保護角；

2）加強輸電塔線避雷器安裝區域及位置的相關研究。開始在雷達多發區裝設避雷器，并降低桿塔的接地電阻。

3.3 積極開展在冰凍災害來臨后的融冰技術研究

目前凱里供電局在融冰技術上有了較大的提高，通過2010年元月的融冰保電工作順利開展，總結出了十大類融冰技術方案，例如：融冰裝置融冰、負荷融冰、變壓器融冰、電焊機融冰等。進一步研究融冰的技術方法和措施研究，在冰凍災害來臨之前積極做好融冰設備、設施及人員準備。

4 結論

總而言之，由于自然災害具有種類多樣性、成因復雜性、突發性及應對災害的滯后性等特征，提高防災、抗災能力，是供電安全發展的首要解決問題也就是持續完善自然災害應急管理機制的基本要求。自然災害應急管理機制在凱里供電局2008年、2010年的抗冰保電應急管理實踐中得到了應用。從近3年的惡劣氣候對電網的嚴重影響來看，提高凱里供電局電網應對冰凍與雷擊自然災害能力，已經是擺在面前的迫切問題、刻不容緩。針對凱里供電局電網面臨嚴峻自然災害的現實，凱里供電局應積極開展如下工作：

1）重大災害提前風險預警、災害的應急響應的研究、風險評估工作，對冰凍、雷擊自然災害可能造成的輸電線路覆冰、桿塔斷裂、電網大面積停電等，應盡快研究完善針對融冰防雷的技術措施，相應的抗戰防止事故預警機制和應急響應機制；

2）建立特殊電網區域的災害性質、災害程度的電網分布圖。應加強對重災區和自然災害頻繁發生的地區電網分析研究工作，并將這一工作與應急處置方案、電網設計相結合，建立針對凱里供電局電網對自然災害防御的長效機制；

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

4）在近幾年電網建設投資不斷加強的情況下，應加大凱里供電局電網防御重大自然災害的資金投入、科技投入，設計、建設、運行管理各部門要明確目標，通力合作、相互支持打造出強大的供電網絡。

[1]盧強.“我國電力系統災變防治與經濟運行的重大科學問題的研究”項目簡介.

[2]楊衛東，徐政，韓禎祥.電力系統災變防治的現狀與目標.

[3]胡毅.輸電線路大范圍冰害事故分析與對策.