氣象災害對克拉瑪依電力設施的影響淺析

周長江 周雪婧

摘要 結合克拉瑪依主要災害天氣特點，淺析大風、雷電、暴雨、雨雪冰凍等氣象災害對電力設施造成的影響，提出指導性的災害防御措施。

關鍵詞 氣象災害;電力設施;影響;防災措施

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

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

1 氣象災害對電力系統的影響

1.1 大風對電力設施的影響

大風災害是克拉瑪依最大的災害，大風天氣一年四季皆有發生。克拉瑪依大風以西北風為主，大風日數平均每年為60.8 d，轄區內極大風速最大為45.4 m/s，其中最多年份為1957年，出現110 d，次多年份為1979年，出現91 d，最少年份為2016年，出現20 d，次少年份為2019年，出現24 d。

從1957—2019年克拉瑪依大風日數月變化分布圖上看，每年的1月、2月和12月大風出現頻次較少;從3月開始，大風出現率逐漸增多，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口風力最大的區域，其次是白堿灘和金龍鎮。大風對輸電線造成的影響主要有3種：倒桿斷線、導線之間和導線與地之間放電、短路，引發火災，造成大面積停電。2018年11月25日和2018年12月1日，冬季2場大風致使克拉瑪依217國道兩側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、石化行業及城市公共設施造成了極大損失，直接經濟損失數十億。

1.2 雷電對電力設施的影響

克拉瑪依市雷暴日數年平均為38 d，屬于雷暴多發區，雷暴日數年際間變化差異較大;一年中以5—9月雷暴活動頻繁，雷暴出現日數約占年總雷暴日數的92%以上。總體上，克拉瑪依市年雷暴日數呈現出波動減少的趨勢，尤其是進入21世紀10年代后，年雷暴日數減少趨勢明顯。

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，使電力設備絕緣承受很高的過電壓，導致設備絕緣閃絡;雷擊也會造成線路發生單相接地短路故障，引發火災，造成停電事故。據不完全統計，1996—2021年，克拉瑪依區域共發生雷擊事故22起，其中雷擊電力線路造成的事故16起，其他事故6起，雷擊電力設施造成的事故占73%。例如，2017年6月30日16：00，克拉瑪依農業開發區樞農變電站遭受雷擊，雷擊造成35 kV撬裝式開關柜燒毀，直接經濟損失50萬元;2017年8月1日15：18左右，新疆油田分公司準東采油廠彩南作業區2條10 kV高壓線遭雷擊停電，共導致 56口油井、11座計量站、33口水井的自動化設施受到不同程度損壞，造成直接經濟損失約百萬元[2]。

雷擊對高壓輸電線路和變壓器等供電設備不利影響，可以分為機械影響、熱力影響和電磁影響。機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線、金屬構筑物被雷電流熔化;電磁影響是對絕緣物加以很高的沖擊過電壓，從而可能引起閃絡或擊穿現象。

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，產生電效應、熱效應和機械效應;（2）雷電感應——閃電放電時，在附近導體上產生的靜電感應和電磁感應，它可能使金屬部件之間產生火花;（3）雷擊電磁脈沖——由于雷電流迅速變化在其周圍空間產生瞬變的強電磁場，使附近導體上感應出很高的電動勢;（4）雷電波侵入——直擊雷或感應雷電波通過輸電線路、通信電纜等金屬引入線進入建筑物內，造成閃擊而引起的雷擊事故;（5）雷電反擊—直擊雷防護裝置在引導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體上會產生非常高的電壓，對周圍與它們鄰近卻沒有與其連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差會引起閃絡。

1.3 暴雨對電力設施的影響

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，到烏禾區年降水量減至100 mm以下。受全球氣候變暖影響，從20世紀90年代開始，克拉瑪依市年降水量呈現增加現象，極端降水天氣事件趨于增多，暴雨等強降水天氣主要出現在6—8月[3]。

暴雨會在較短時間內引發洪水等次生災害，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、土質變軟引起桿塔傾斜嚴重引起倒桿。暴雨還會使變電站積水，造成開關柜、環網柜等設備絕緣部分閃絡放電、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遭遇暴雨襲擊，時間持續近2 h，降水量達到了49.1 mm，暴雨引發白堿灘城區發生洪水災害，轄區躍北路、迎春路等部分市政基礎設施和電力基礎設施受損嚴重。

1.4 雨雪冰凍對電力設施的影響

克拉瑪依市年平均降雪日數為58 d，降雪最早出現在9月24日，最晚在4月21日結束。年平均積雪日數為75 d，以1月出現的最多，平均達到了27 d，最大積雪深度達25 cm。低溫雨雪天氣易造成輸變線路覆冰，如果覆冰過重，桿塔處于滿應力臨界受力狀態，加上因導線融冰等原因造成荷載沖擊，發生斷線，導致桿塔斷桿、倒塌，可對電力運行造成災難性影響，造成大面積停電停水事故，對企業生產運行和人們的生活產生了巨大的影響。

2 氣象災害的應對措施

2.1 加強氣象為電力部門服務

相關部門要加強氣象服務工作，不斷拓展氣象服務領域，精細化氣象服務內容;建立健全氣象為電力部門防災減災服務機制，災害天氣發生期間，嚴格落實領導帶班制度，做好天氣監測和24 h值守;加強災害天氣預警，通過手機短信、微信及微博公眾號、天氣網等渠道及時發布災害天氣預報預警;建立常態化氣象信息服務和專項氣象服務工作機制，逐步提升電網應對氣象災害的能力。

2.2 全力建設電力系統的防災體系

電力部門在收到氣象部門發布的災害性天氣預警后，應立即啟動突發事件應急預案，加大重要線路、變電站所和設備的運行監控力度，縮短巡視周期，增加特巡次數，全力做好防御工作。

2.3 提高電力系統的抗災能力

在全球氣候大背景下，一些電網基礎設施難以抵御低溫雨雪冰凍、地震、洪水、大風等極端氣象災害的影響，電力企業在自然災害易發的地區建設電力工程，要充分論證、慎重決策;積極推進電力抗災技術創新，及時分析總結各種自然災害對電力系統的影響，科學確定電網設施建設標準;氣象等部門要將電網安全相關數據納入日常監測范圍，電網企業要會同氣象等部門在自然災害易發區的輸電線走廊設立觀測點，統一觀測標準，積累并共享相關資料;電力企業要根據本地區災害特點，建立健全電力抗災預警系統，形成與氣象、防汛、地質災害預防等有關部門的信息溝通和應急聯動機制。

參考文獻

[1] 郝東敏.提高電力系統防御氣象災害能力的探討[C]//第26屆中國氣象學會年會氣象災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，2021（8）：120-121.

責任編輯：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