氣候數據在電力防災設計中的應用探析

劉志芳　周鳳華　劉懷玉

摘要通過對承德地區近30氣候數據分析,結合氣象特點,為承德地區電網建設與電力設備選型提供數據支持,為地方經濟發展奠定基礎。

關鍵詞氣候數據;電力設計;設備選型;防災;減災;應用

中圖分類號 TM727 文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)15-0278-01

電力行業對氣象數據和氣象相關知識的應用十分廣泛,無論是電站選址、線路選徑、設備選型,還是系統規劃與設計方面對氣象數據與氣象信息的依賴性與日俱增。承德地處山區,晝夜溫差大,夏季與冬季氣溫明顯,夏季降雨量、雷擊與冬季降雪對電力系統的影響十分顯著。近年來,由于對氣象數據分析的不到位,忽視時時氣象數據而不能及時進行預防所造成的經濟損失較大。筆者主要分析氣象數據在電力系統設計與設備選型中的防災、減災應用,以更好地避免各種損失與災害。

1承德電網現狀與損失分析

隨著電力建設的不斷完善,承德地區形成了以220kV和110kV為主網架的電力系統,電力線路距離長、覆蓋面廣、線路走徑復雜等特點對氣象防災、減災提出了更高的要求。近2年來,由于氣象災害所造成的損失層出不窮,主網架線路所遭受的災害如表1所示。

經分析,雷擊所造成故障正隨著線路距離和覆蓋面的增加、電力設備的增多而增加,所造成的損失主要表現在以下2個方面:一是售電量損失較大。受害線路均為主網線路,所帶負荷重,雷擊后重合閘時間和事故處理時間對售電量的損失非常大;二是直接設備損失大。除線路設備受損外,其他電力設備,如變壓器,在每年的氣象災害天氣中所受損失也十分嚴重。由此可見,氣象災害對電力系統安全穩定與經濟運行起著舉足輕重的作用,在進行電力系統規劃與設計和電力設備的選型中加強氣象防災、減災設計十分必要。

2氣象數據在電網設計與設備選型中的應用

2.1溫度與溫差

溫度與溫差決定著電器設備的選用,是決定電器外絕緣數值的重要參數。從以下公式很容易看出其重要性。

電器外絕緣計算公式為:V絕=V額·K

K= (H為安裝地點海拔)

當最高溫度大于40℃時,試驗電壓應取額定電壓乘以溫度修正系數:Kt=1+0.003 3(T-40),T為環境氣溫,單位為℃。

對10KV電器設備來說,正常數據下的電器外絕緣為:

V絕=V額·K=10 000×V=9 500V

而修正后最高氣溫下的電器外絕緣為(承德地區30年一遇最高氣溫取承德縣41.3℃,平均海拔取500m):

V絕=V額·Kt=10 000×1.004 29V=10 042.9V

V差=10 042.9V-9 500V=542.9V

因此,環境溫度決定著電器外絕緣的高低,對室內設備而言,電器設備的外絕緣要求就更為嚴格。另外,濕度與溫差對電器外絕緣的影響也十分大,所以在設備選型時要注意這些參數的影響,避免由于計算不當,因電器設備外絕緣而造成的設備損壞事故,進而帶來一系列電網事故的發生。

2.2日照及風速

日照決定室外導線的絕緣與阻抗值,是決定線路載流量的主要因素,對線路理論線損和實際能帶負荷計算有很大幫助。風速不但對線路弧垂大小起決定作用,在計算線路最大風偏距離時更有廣泛的應用,特別是對線路和周邊環境的安全起著重要作用,在線路負重應用方面也更為突出。在電力系統設計規范中規定:選擇屋外導體應考慮日照的影響,日照強度取0.1w/cm2,風速取0.5m/s。

2.3雷暴

在電力系統設計中有關雷暴日數規定與氣象學規定一致:小于15d為少雷區,大于15d小于40d為中雷區,大于40d小于90d為多雷區,大于90d為特強區。雷暴對電力線路及設備的安全穩定運行危害極大,由于它的強度與地點無法預測,對歷史數據的分析與預防就顯得十分重要。結合承德地區特點與電力系統設計要求,避開高雷區,合理選擇站址與線徑是非常必要的。

3結語

承德地區近30年歷史最高溫度為43.3℃,最大風速為26m/s,雷暴日數最高為446d,年最大日降水量為218.9mm,最大積雪為30cm。這些數據遠高于正常情況下電力系統設計與電力設備選型的要求。隨著人們生活水平的不斷提高,城市居民以及各行業對電能的依賴性也日益增大。因此,合理進行電網規劃與設計,正確進行設備選型,減少與避免氣象災害帶來的不利影響,提高電力系統的供電可靠性,為社會經濟發展提供保障勢在必行。