电力系统灾害预防分析

电力系统灾害预防

引言

电力系统是指由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。电力系统作为城市生命线系统工程的重要组成部分，其安全运行问题越来越受到人们的关注，提高其抗灾能力是国民经济安全稳定运行的前提。由于电力的生产和输配多暴露在自然环境中，容易受到自然灾害的影响，因此系统研究自然灾害对电力系统的影响，能够帮助发电企业以及电网公司采取相关措施以减少自然灾害带来的损失，提高自身的应对能力。

受全球气候变化的影响，许多国家和地区的气候出现异常，自然灾害多发并发，由此造成的电力系统损失严重阻碍了经济社会的发展，影响了人们正常的生产生活。近10年来，各国研究者都对此进行了大量的研究。由于冰灾、地震等灾害对中国电力系统造成了毁灭性打击，相关的研究也越来越受到人们的关注。例如2008 年中国南方部分地区电网受冰冻灾害影响大面积损毁之后，冰雪灾害对电力系统的影响成为了当时研究的热点。

1、南方电网受灾总体情况

2008年1月中旬以来，我国南方地区遭遇罕见的持续低温雨雪凝冻灾害，给南方电网公司贵州省和广东、广西自治区、云南省部分地区的电力设施造成了严重破坏。

1.1、电力设施破坏情况

南方电网公司所属的广东、广西、云南和贵州电网不同程度地因冰灾受损。全网发生线路杆塔倾倒损坏271236基(其中10kV及以上126247基，110kV及以上2686基)、断线224731处；7541条10kV及以上线路、859座变电站停运。贵州电网在全国范围内受灾最严重，受损线路占贵州电网总数的77%。

1.2、电力供应受到严重影响

南方电网99个县、642万户、约2618万人受停电影响。受灾影响最大负荷1716万千瓦，占灾前正常负荷的25.5%，累计影响电量136亿千瓦时，其中贵州用电负荷、供电量较灾前减少了2/3以上。贵州、三峡、湖南鲤鱼江和桥口电厂送出通道中断，向广东送电比原计划减少703万千瓦。

1.3、经济损失重大

初步估算南方电网公司系统直接资产损失134.3亿元，其中：广东电网公司30.9亿元，广西电网公司31.3亿元，云南电网公司9.9亿元，贵州电网公司58.5亿元，超高压输电公司西电东送主网架3.7亿元。灾害最终影响全网售电量约136亿千瓦时，减少收入77亿元。按照公司确定的灾后重建技术原则，考虑提高应对冰雪等恶劣自然灾害的能力，估算灾后重建总支出251.1亿元，主要包括按原标准修复支出134.4亿元，电网加固改造修复支出88.0亿元，提高抗冰能力技术改造措施费用28.7亿元。

以广东电网为例：

可见，冰灾对电力系统的危害主要体现在对输电线路的破坏，而且对人们的生产生活造成了特别重大的影响。

如何减少自然灾害对电力系统的影响，已成为中国电力行业建设与发展亟待解决的重点问题。本文研究自然灾害对电力系统的影响，主要对冰雪灾害、地震灾害、雷电灾害三个典型自然灾害进行分析。

2.冰雪灾害

2.1概况及成因

覆冰是最容易引发输电线路群发性跳闸的灾害类型。在电网覆冰过程的不同阶段，会发生不同的相继故障事故。在覆冰初期，电网一般不会发生严重故障；当覆冰厚度达到一定程度时，如果风速为５ｍ／ｓ～１５ｍ／ｓ，且与线路夹角为４５°～９０°时，位于风口地段（如跨河、谷口和两侧有屏障的开阔通道或开阔平原）的线路可能会发生舞动；当覆冰厚度或冰风荷载超过线路或杆塔的设计标准时，可能发生断线、倒塔事故。在融冰天气阶段，绝缘子串覆冰或被冰凌桥接后，泄露距离缩短，在冰水电导率较大条件下可能会导致闪络事故，而且覆冰时绝缘子串内泄露电流增大，当泄露电流达到一定值时，

就可能由局部弧光放电发展为闪络。此外，在融冰天气阶段还可能出现由于不均匀脱冰导致的线路跳跃或舞动事故。

尤其在08年冰灾之后，对此给予了更大的关注，提高电力系统应对低温雨雪冰冻等重大自然灾害的能力，是一个系统工程，必须统筹考虑建设标准、抗冰融冰技术的应用、完善应急机制以及优化电网结构、加强电网建设、优化电源结构、电源合理布局等系统性的综合措施，并兼顾实施。

2.2应对措施

2.2.1融冰技术的研究应用

融冰技术的应用是南方电网抵御冰冻自然灾害的主要措施。公司已组织开展制定交直流融冰方案，并组织编写防冻融冰技术导则，组织输电线路融冰关键技术参数试验研究和直流融冰装置样机研制，同时，组织开展基于新材料的防冰融冰技术、激光除冰技术、高频高压激励融冰技术和强电磁脉冲除冰技术的应用研究。

2.2.2适当提高标准对电网进行加固

根据专家评审意见，组织对电网进行普查，研究制定适当提高现有输电线路的抗冰能力，防止线路覆冰等自然灾害导致电网发生大面积停电和大范围设备损坏事故的电网加固方案。为突出工作重点，确保关键线路的安全可靠运行，将线路划分为重点线路和非重点线路，并采取不同的加固原则。重点线路主要采取适当提高覆冰设防设计条件的措施，一般线路采取适当提高覆冰设防验算条件的措施。

2.2.3建立电力应急通信网

在空中架设的电力通信专网与公用通信网面对不同自然灾害具有很强的互补性利用公用通信资源，包括公用地埋光纤资源、管线路径资源、卫星和移动等建立电力应急通信网，能够在线路受损导致通信中断情况下，利用应急通信系统迅速恢复通信功能，确保不因通信中断影响电网运行和电力供应。

3地震灾害

3.1概况及成因

地震是最可能使电力系统遭受严重破坏的自然灾害。中国部分地区处于地震的活跃地带，地震发生频度较高，并随之产生严重的次生灾害，对当地经济社会发展产生了很大影响。世界上历次大地震的统计表明: 电力系统的地震易损性是极高的。尽管其修复费用只占全部震后重建费用的一小部分，但电力系统失效造成的间接损失却是巨大的。

例如，1996 年中国内蒙古包头发生地震，张家营变电站停止供电达11 h，虽然地震没有造成人员的重伤和死亡，但造成电量损失达304 万kW·h，仅电力部门直属单位的直接经济损失就达1 亿元以上。在2008 年中国汶川地震中，国家电网直接经济损失超过120 亿元，全国范围受灾损坏停运电力线路共计35 900 多条，变电站共1 700 多座，四川省电力公司负荷损失约400 万kW， 500kV 茂县变电站停运，220kV 变电站停运12 座。

3.2 电力设施地震灾害特征

在地震中, 典型的电力设施的震害包括: