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雪灾重创输变电设备 电网防冻提上日程 |
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| http://cn.newmaker.com
7/23/2008 8:28:00 AM
中国工业报
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一场突如其来的雨雪冰冻灾害与我们渐行渐远，新一轮复工建设正在如火如荼进行。随着灾后电网重建工作的进一步开展，深入了解、掌握雨雪冰冻灾害对输变电设备的破坏和影响，提高输变电设备抗击雨雪冰冻等自然灾害的能力，成为指导新一轮电网重建工作的首要前提。
据此，中国电机工程学会变电专业委员会、中国电工技术学会输变电设备专业委员会、中国电器工业协会高压开关分会和全国高压开关设备标准化技术委员会联合进行了“关于雨雪冰冻灾害对输变电设备破坏和影响”的专题调研。由高压开关、变压器、电瓷避雷器、输电线路等业内专家组成的调研组，自3月10~23日，前往湖北、湖南、广东、广西、贵州5个省、区电力设备受灾现场，搜集第一手资料，行程达5300多公里。
调研组专家以座谈和实地考察相结合的方式，重点了解户外一次设备断路器、隔离开关、负荷开关、变压器、电抗器、电瓷避雷器和输电线路等设备受损情况，详解了原因，并提出应对措施。
该调查报告颇具客观性、真实性、分析性和科学性，现选登部分内容，以期能够为灾后电网重建工作提供更多的参考视角。
专家视野
今年初，我国南方地区遭受了一场历史罕见的低温雨雪冰冻灾害，致使受灾区域多达14个省，灾害带给人们最直接的感受是电力行业所受到的猛烈冲击，输变电设备受损严重，造成部分地区交通和电力供应中断。电网灾后重建，如何提升输变电设备抗灾能力成为亟待解决的问题。
输变电设备遭重创成因
资料表明，这场低温雨雪冰冻灾害，在很多地区其重现期超过50年。调查发现，由于受灾地区积雪、冰凌载荷增加，出现冰凌闪络、大风舞动、雾闪等现象，特别是覆冰大大超过标准规定的设计水平，导致输配电线路杆塔横担或塔头变形折断，甚至倾覆，导线、地线断股断线和绝缘子、金具损坏，输变电设施遭受巨大损失。
调查显示：开关类设备覆冰厚度严重超标。
事故统计：恶劣天气引起开关类设备覆冰厚度严重超标。按照国家标准的要求，开关类设备的覆冰厚度设计等级分别为1毫米、10毫米和20毫米三类，而此次冰灾中很多地区设备覆冰厚度达到了50~70毫米，在湖南和贵州的有些区域甚至超过100毫米。调查表明，柱上开关产品由于倒杆引起设备倾倒、摔坏，使设备受到机械损伤；以及冰冻所引起产品部件损坏变形等。
原因分析：由于在融冰过程中，电流比正常运行时要大，在融冰过程中隔离开关导电部分烧损现象较多。由此暴露出设备质量及触片材料、尺寸大小和接触部位的装配质量等存在问题。据对受损最为严重的GW16、17型隔离开关类产品分析，该产品设计结构复杂，防进水措施不完善，导致冰冻期间隔离开关外部和导电杆内部冰冻后不能操作。在受损的断路器产品中最为常见的是分合闸线圈烧损严重，这是由于频繁操作使线圈带电时间长，转换开关操作不到位而引起。
应对措施：注重设备的使用气象条件和设备选型，提高标准要求；改善设备结构，防止冰闪的发生；选用技术先进的封闭式组合电器、隔离开关和复合式组合电器，提高设备应对灾害的能力；提高开关设备的制造加工水平；加强先进科技手段的应用，积极吸取在线监测技术的实际应用经验。
调查显示：变压器类产品35千伏及以下受损严重。
事故统计：35千伏及以下变压器、电抗器在这次冰灾事故中受损严重，110千伏及以上电流互感器损坏较多。
原因分析：湖南省复兴变电站1号主变压器因外部单相接地故障，引起重瓦斯动作主变跳闸。湖南省云田变电站5011B相、5012B相、5022（1）A相、5023A相电流互感器因瓷瓶覆冰严重发生冰闪，导致顶部炸裂漏油。35千伏及以下电压的变压器、电抗器和220千伏及以下的电流互感器严重受损，主要原因是线圈和套管损坏。
应对措施：建议有关单位对如何进一步提高绕组抗短路能力，在特殊环境下适当加强外绝缘强度等课题展开研究。
调查显示：绝缘子损坏数量难以准确估计。
事故统计：因线路断线倒塔造成的绝缘子损坏数量难以确切统计。
原因分析：绝缘子避雷器受损大致有绝缘子冰闪、绝缘子机械性损坏等。冰闪是线路和变电设备造成故障跳闸的主要原因。
应对措施：雪灾中多起绝缘子及电器设备外绝缘冰闪事故的发生，已引起业界对绝缘子防冰闪问题的重视。建议加强对杆塔横担和绝缘子的清扫，增大爬电距离；从改善绝缘子伞裙的结构入手，适当调整绝缘子的外形结构，使其不易结冰，结冰后不易发生闪络；大小伞与等径伞在相同条件下，前者可以延缓冰的桥接，有利于防止冰闪；将绝缘子水平悬挂、“V”型串悬挂、斜向悬挂等均是阻断融冰水形成水帘的有效方法。
调查显示：输电线路损失巨大。
事故统计：冰灾事故中输电线路损失巨大，大量的杆塔结构受损。
原因分析：从所收集的7个具体实例分析，其共同点是覆冰厚度大大超过常规设计，事故发生时的荷载超过了按常规设计的荷载极限。据分析，输电线路倒塔和塔结构受损事故直接原因，是由于罕见覆冰造成杆塔结构所承受的荷载超过了按常规设计的极限荷载，尤其是覆冰后的纵向不平衡张力和覆冰后垂直荷载大大超过铁塔设计极限承载能力所致。
应对措施：发生事故的铁塔宜提高设计覆冰厚度重新改造，复建的杆塔应适当提高纵向强度和抗扭刚度；事故段相邻档间高差较大或档距相差较大的塔位，宜改成耐张塔或加强型直线塔。同时，根据运行情况为易覆冰、覆冰明显偏大或相邻档覆冰相差较大等确认存在微地形、微气候条件的局部区段，宜增加设计冰厚标准进行改建，并确定适当的覆冰验算条件。
电网设计标准将推陈出新
值得一提的是，旧标准电网难抗极端天气已经得到业界的共识，冰冻灾害催生电网重建设防新标准已提上日程。
分析认为，雪灾使电网严重受损的原因是线路覆冰远远超出了国家标准的设防范围,在全球气候变暖的大背景下,暴风雪、强台风等各种极端天气频发,随时威胁着电网设施的安全运行,原来的设防标准已经难以适应新的要求。资料显示，目前户外开关设备、避雷器和绝缘子覆冰设计的最大厚度为20毫米，这一设计标准未能经受住今年冰冻灾害的考验。
为提高电网抵御特大冰雪灾害能力，提升电网应急抗灾水平，拟修订的输电线路设计国家标准将全面提高。今后将参考技术可行、经济合理、工程可靠的原则，适度提高电网建设标准；推行电网差异化设计原则，提高重要线路的抗灾能力；充分积累电网设计基础信息，为电网建设提供完整可靠的设计依据；建设坚强电网，保障经济社会快速发展。
根据这一输电线路设计标准的思路，输变电设备产品标准的相关要求也要相应提高。同时，根据用户的要求相应提高设备的设计标准和设计裕度。
提出电网重建五点建议
经过调研认为，今后有关部门应将融冰作为一个重要课题进行深入研究，同时为电网重建提出五点建议。
一“避”，建议输电线路建设避开风口（例如：京珠高速公路是南岭山脉的风口）及微气候地段。二“抗”，建议提高设计标准，根据设备电压等级和重要程度、气象重现期，确定设计覆冰厚度。三“卸”，建议通过改进导地线线夹及金具的结构，在超厚覆冰的情况下将输电导线释放，保证铁塔不倒，减少重建工作量。四“重”，建议规划输电线路的“战略通道”。在设计输电线路时，提高关键线路的设计标准。遭遇极端气候、遇到灾害时，保障“战略通道”可正常送电，以确保国计民生的最低需求。五“保”，建议重要的负荷中心应保留受端电源点的支撑，以保证城市最低负荷的需要。
相关链接 电网设计建设标准将全面提高
由于输电线路覆冰厚度大大超过国家规定的设计标准，为保证严重自然灾害条件下主网安全稳定运行，国家电网公司研究制定了《电网差异化规划设计指导意见》，制定了系列电网建设的企业标准用于指导灾后电网建设和后期改造。在此基础上，将全面与国家相关的标准制定部门通力配合，不断完善相应标准。
据了解，此次电网设计标准是35千伏～330千伏电网设防标准由15年一遇提高到30年一遇；500千伏电网设防标准由30年一遇提高到50年一遇。750千伏电网设防标准为50年一遇，正在建设的特高压工程灾防标准为100年一遇。将对现有线路设计规程规范和技术规定进行认真梳理，对需要提高标准、修订完善的具体条款，开展深入的对比分析与测算，并修订形成《110～750千伏架空输电线路设计技术规定》及《电网差异化规划设计指导意见》。
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