在现代社会中,电力系统作为维系现代城市功能与区域经济功能的基础性工程设施之一,其安全性问题直接影响国家的生产建设和人民的生活秩序,尤其是大电网事故不仅会给电力企业造成重大的经济损失,甚至会威胁到社会稳定。2008年,我国南方省份发生的低温雨雪冰冻灾害造成巨额经济损失的事实依然历历在目;今年以来,南方地区又雨雪纷飞,电网正在经受考验。
强风猛于虎 “舞动”是祸根
电力系统的故障,很大一部分源于自然灾害,近年来,电力系统因自然灾害所引发的故障呈逐年递增态势。在引发电力系统的自然灾害中,风灾是最为严重的一种。统计表明,电力供给中所有故障的70%都是由强风作用下输电塔的倒塌、导地线的裹冰舞动产生的。尤其是导地线在裹冰的情况下舞动是一种发散型的振动,振幅很大,可导致线间短路和接地短路。
据不完全统计,仅2005年,发生在我国的强风(包括飑线风、龙卷风和台风)就导致500千伏输电塔倒塔18基,110千伏以上输电线路倒塔60基。
强风使供电线路致灾的主要原因是:一方面,全球气候变化,强风灾害呈现出越来越频繁的趋势。另一方面,输电塔在风荷载作用下,线耦联体系抗风研究相对滞后,抗风设防标准偏低;尤其是对风致倒塔事故的重视程度不够,规划设计时没有必要的气候可行性论证和舞动风险评估,冰冻、雪灾、强风等灾害性天气应急处置和防范措施、工作调度不利等。
评估舞动风险 河北稳步前行
强风使架空输电线路导线舞动会对输电线路造成巨大的破坏。机械损坏主要是由舞动产生的导线张力的巨大变化引起的,电气故障主要是由舞动引起的电气间隙的不满足导致的。
2010年1月至2月,河北省南部电网发生了2次线路舞动。2010年1月19日至20日,沧州黄骅东部及南部、黄骅港、南大港、盐山、孟村等地区出现较大幅度的导线舞动,舞动幅度最大为7米至8米,铁塔摆动严重,引流跳线绝缘子脱落。2010年2月28日至3月1日,肥乡县旧店乡一带发生较大幅度的导线舞动。这两次导线故障对输电线路影响巨大,造成一定的社会经济影响。
河北省气候中心与省电力研究院合作,承担河北省南部电网导线舞动风险评估,收集整理了近30年来河北省南部电网区域94个气象台站的雨凇、雾凇、电线积冰、温度、湿度、风等观测资料,并系统分析了其分布及变化特征。分析报告还以翔实的资料、缜密的统计、严谨的分析和丰富的图表,对几次典型的输电线路舞动进行了气象条件分析,并利用自动站逐时资料分析了导线舞动的激发机制,为电力系统防御重大自然灾害的研究和风险评估工作,改进输电塔的抗风设计, 建立电力系统自然灾害事故的预警机制、应急反应机制和灾后快速恢复重建机制,提高输电线路风灾防御能力提供了科学依据。
华北电力科学研究院有限责任公司领导主动上门,就河北省北部电网导线舞动风险评估,以及输电线路舞动气象预报预警服务与省气候中心和省局相关业务单位进行了深入细致的协商洽谈。公司领导表示,华北电力科学研究院将根据省气候中心提供的舞动风险评估分析报告,指导开展电网规划设计和改造,提高电网抵御重大气象灾害的能力,最大限度减少灾害损失,保障输电安全和社会和谐稳定。
抗电网风灾需多方协同
开展电网防灾工作,应注重各级各部门密切配合,积极开展有针对性的基础研究和气候可行性论证、特殊天气风险评估,新技术、新材料的应用开发,以及应急处置和综合调度。
一是深入开展事故分析与研究。组织科研、设计、建设、运行等相关单位人员,从气候环境、地理位置、规划设计、建设标准、施工质量、运行监测等环节深入分析事故原因,加快应对措施研究,加强各级政府之间、政府各部门之间、行业之间、企业之间、区域之间联动,提高协同应急能力。
二是加强对线路舞动机理及其治理方法的研究。气象部门要利用掌握的丰富的气候资料,收集、整理与输电线路舞动有关的资料,分析、研究线路舞动的原因,找出规律。从工程建设设计之初就有针对性地开展气候可行性论证,对现有线路设计规程规范和技术规定以及电网技术、标准应从安全可靠性及风险承受能力等方面进行综合考虑,进行专门的防舞动设计专题研究,提出防舞动设计措施,确保工程建设质量和安全稳定运行。
三是加强输变电设施抗污闪、冰雪灾害能力。气象部门基于已有的气象资料进行中长期的区域风场危险性分析与数值模拟,研究强风风场,特别是进行飑线风和龙卷风等对输电塔威胁最大的强对流天气的危险性分析, 通过清查和统计、整理工作,跟踪各地区秋冬大雾、冰雪对电网设施造成的损害情况,收集整理各地区有关气象资料,分析线路设计覆冰标准和个案灾情数据,为输配电系统的抗灾提供设计标准合理化依据。
四是制订和完善应急标准,量化灾害等级标准和抢修工作标准,制订不同的应急预案,建立预警应急与快速恢复机制。在对重大自然灾害下的系统响应进行全面的风险评估基础上,加强电网负荷在线监控和预测,完善运行规程,丰富运行巡检手段,对特殊天气下的设备进行特巡、检查和守护,及时发现、消除缺陷、隐患,保证备品、备件,做好抢修准备,及时调整电网运行方式,确保电网安全运行。
天灾不可抗拒,但可以通过分析调查和灾害评估以及防灾体制机制的不断完善,研究制订亡羊补牢之策,只有这样才能把风险消除在灾害之前,在灾害性天气来临时从容应对,才会最大限度地减少损失,保障经济社会的和谐稳定。