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台风袭击输变电设备 电网抗灾提上日程 |
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| http://cn.newmaker.com
9/4/2008 11:31:00 PM
中国工业报
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近年来，台风频繁袭击我国东南沿海地区，超强风力对电网及输变电设备造成了巨大损失，严重影响了电网的正常运行。如何全面提高输变电设备防御自然灾害和应对电网突发事故的能力，已成为最大限度减小对电网的破坏、提高其安全运行水平的重要课题。
针对台风重创电网的现实，不久前，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和中国电器工业协会高压开关分会联合开展专题调研。由高压开关、变压器和电瓷避雷器等业内专家组成的调研组，深入浙江省温州市、台州市等灾区一线，实地走访调研了台风对输变电设备造成的破坏。
通过对近三年来电网事故的分析和研究，专家有针对性地提出了输变电设备在设计、制造、工艺，以及相关标准方面的应对措施，其在保证电网安全运行应采取防范措施等方面的建言献策，对于更好地进行电网重建、做到未雨绸缪构筑电网安全屏障，均大有裨益。
今年8月下旬，台风“鹦鹉”以强度大、移动快、影响范围广、破坏力强的特点袭击广东电网。在全力以赴做好防御和抢险工作的同时，业内人士对如何提高电网及设备抗灾能力的关注程度迅速升温。
台风重创电网设备
受台风袭击，输变电设备遭到严重破坏。
业内人士对50年一遇特大台风“桑美”登陆时，致使电网及设备严重受损的情况记忆犹新。
2006年，台风“桑美”给浙江温州和福建福鼎地区的电网及设备造成严重损坏。仅温州电网共造成500千伏线路跳闸8次，220千伏线路跳闸5次，110千伏线路跳闸40次，35千伏线路跳闸42次，10千伏线路跳闸318次。此次台风造成220千伏线路倒杆3基，110千伏线路倒杆98基。同时，损坏110千伏主变压器一台；两座35千伏变电站被摧毁。据不完全统计，此次台风给温州电网造成的直接经济损失近2亿元。
调查显示：开关设备普遍发生瓷套断裂。
事故统计：专家调查发现，装备电网中的开关设备是按照12级台风风速设计的，在超强台风的作用下，设备遭到多种形式的破坏。
一是隔离开关瓷套断裂。这是电网设备最为普遍、最为严重的破坏现象。遭台风“桑美”袭击，浙江台州电网11组220千伏隔离开关中有15支瓷套断裂；3组220千伏隔离开关中有6支瓷套破损。
二是10千伏户外柱上设备被损毁。台风在温州地区造成68台柱上开关设备损坏。
原因分析：专家认为，隔离开关瓷套发生断裂原因是多方面的，其中线路阻波器的拉扯作用是最重要的因素。
据介绍，线路阻波器的安装一般采用两串瓷悬式绝缘子成“V”形挂在门型架下，这样做的好处是限制了阻波器的左右晃动，确保其相互间的距离稳定。但同时造成阻波器在消化风的能量时，只能前后摇晃，增大了晃动的幅度。
值得关注的是，阻波器下的隔离开关或瓷外套避雷器在台风期间断裂，不仅发生在220千伏等级，在110千伏、35千伏变电站中也时有发生。
调查还发现，在其设备固定的设计中也存在不少问题。在台风“卡努”的袭击中，HPL500开关C相机构箱顶盖被刮掉，造成设备因进水发生故障。同时，开关机构箱顶盖固定方式的设计没有达到抗台风的要求，存在制造偏差过大、户外设备控制柜门密封性能差等问题，导致设备进水，控制性能失灵。
调查显示：变压器设备发生主变压器跳闸。
事故统计：据专家调查，受台风“桑美”影响，温州鲍田变电所一号主变压器受到损坏，设备的低压侧a、b之间发生过相间短路。在短路电流产生的电动力作用下，发生匝间短路击穿，烧断了导线，并且使与之相联的有载开关也发生烧损。
受强台风影响，以10千伏及以下线路断杆、倒杆、斜杆现象最为严重，变压器低压侧线路短路现象也频繁发生。
专家在台州地区调研时发现，受台风“云娜”的袭击，该地区变压器类设备中110千伏主变压器跳闸5台次，发生重大缺陷6次。主变压器风扇控制箱被台风吹倒，内部元件进水受到损坏、箱体严重变形。
原因分析：引起该主变压器跳闸的主要因素是外部造成的，一是控制箱底脚螺丝埋深不够，致使箱体倒塌；二是所发现的一些明显缺陷问题，均发生在其设备的附件。
调查显示：电瓷避雷器设备造成机械性损坏。
事故统计：线路绝缘子类产品受台风的损坏现象，基本上是由于线路倒杆造成的机械性损坏。在受灾最严重的温州苍南地区，专家在考察矾山35千伏集控站时发现，一台35千伏线路避雷器从瓷外套中部断裂；台州海门220千伏变电站的一台220千伏隔离开关瓷套也发生断裂。
据调查，在2004年“云娜”台风、2005年“麦莎”及“卡努”台风灾害中，电网绝缘子和避雷器产品的损坏情况大体相同。
原因分析：虽然其设备的断裂原因是多方面的，但线路阻波器的拉扯作用是最重要的因素。
由于阻波器体积大，迎风面大，在受到台风影响时阻波器受风力过大，摇晃幅度很大，通过引流导线拉扯闸刀的支持瓷套，对瓷套作用形成巨大的横向冲击拉力，最终将线路闸刀或旁路闸刀的瓷套拉断。
调查发现，风力过大是设备损坏的客观因素，而瓷件和法兰的胶装强度和工艺问题，已经引起业界的广泛关注。经过对所断裂的11组220千伏闸刀统计，瓷套断口均发生在靠近瓷件的法兰附近。断裂的瓷套掉在地上后成粉碎性炸开。这反映出瓷件材质的强度、韧度均存在问题，也预示着研究开发用于台风多发沿海地区的特种强度瓷套，将是行业今后一项紧迫而重要的课题。
多管齐下保设备安全
通过对近三年来台风袭击电网造成的破坏。专家认为，在关注和防范电网设备本身受损的同时，相关因素也不容忽视。
据了解，给电网设备造成损失的主要因素集中在输电线路的杆塔倾倒，尤其是126千伏以上杆塔设备被破坏的数量最多。
调查表明，受台风的袭击，在正常状态下安装的126千伏~550千伏开关设备本体很少有受损的记录。而该设备受损主要是由于断杆、倒杆摔坏或周边杆的拉扯等原因造成的。
与此同时，在历次台风中，阻波器下的隔离开关或瓷外套避雷器发生断裂，也是一个较为普遍的问题，而35千伏及以上等级的电力变压器本体被台风颠覆、倾倒的事故很少发生。
分析10千伏配电变压器的损坏现象，主要是由于配电变压器安装位置比较高，固定变压器的安装基础不牢固，在台风中发生断杆和倒杆后，使变压器从高处坠落后被摔坏。此外，在强台风的作用下，输电线路的导线舞动幅度大、频率高，10千伏设备的低压侧很容易发生断杆、倒杆、侧杆现象，使变压器外部线路频繁发生短路。
据此，专家表示，今后不仅将对变压器抗短路能力的设计问题引起高度重视，同时建议，安装于经常受台风袭击的沿海地区电网中的设备，如变压器的释压器、温控器、端子箱和风冷控制柜等附件的要求，也要相应提高。尤其是要注重提高附件的质量和防风雨的等级，使其切实达到IP55的要求。
专家提出，今后输变电行业的一项重要工作是加强开关、变压器、断路器、互感器瓷套用的高强度瓷材料配方及工艺研究，进一步提高瓷套机械强度。这已成为电瓷避雷器行业应特别关注并尽快加以解决的问题。
调查结论还表明，为应对台风在我国沿海频繁登陆的现实，行业要从产品强度、设计风速等方面入手，研制适用于台风多发地区特殊用途的绝缘子避雷器产品。针对线路或特殊位置的设备，制定在台风状态下的相关标准，通过专项试验，进一步验证并提高抗台风的能力。
相关链接 输变电设备技术改进建议
专家调研认为，为确保电网安全运行，进一步加强输变电设备抗击台风灾害的能力，在产品设计上采取一些措施，可有效减少其损失和影响。据此，业内专家提出对其技术改进的相关建议和应对措施。
一是，合理设计电站内各元件的布置和引线，解决阻波器下绝缘子的断裂问题。采取的方法主要有拆除阻波器及采用光纤通讯等。对于确实要保留的线路阻波器，解决方案可以从两方面考虑：一方面在阻波器上加装一组固定瓷套，减少阻波器向外摆动拉扯隔离开关的拉力；另一方面采用专门设计的加强型绝缘支柱作为阻波器下隔离开关的支撑。
二是，在今后设计沿海地区变电所时，有条件的尽量采用屋内布置或GIS。
三是，经常受大风影响的变电所选用户外设备时，应适当增加设备的相间距，选用相间距较大的开关和隔离开关，在确保各相导线舞动时有足够距离的同时，给安装人员对母线及引流线的安装调整工作留有更多的裕度。
四是，尽可能选择防凝露型的户内12千伏~40.5千伏开关设备，或处理好开关室房屋的密闭问题。
五是，加强配网的杆体自身强度和埋入方法，防止或减少倒杆等现象发生，从而减少柱上设备的损失。
专家同时建议，针对台风袭击，电网相关设备将新增技术标准和试验项目。主要有：适当增加电器设备外绝缘瓷套的机械负荷试验参数，增大支持瓷套端子拉力试验；增加控制箱、机构箱的淋雨试验条件，模拟有风速要求时，箱门是否仍具有防雨能力；增加在有风速要求下、有甩线时的相间耐压试验，以保证有足够的相间距离。
八项措施提高电网抗灾能力
为进一步提高电网应对自然灾害的能力，为电网防灾减灾和科学发展提供坚强的科技支撑。近期以来，国家电网公司加大推进实施《电网防冰减灾关键技术研究计划》，将在八个方面取得突破。
一是研究提出差异化的电网规划建设标准，进一步提高战略性输电通道、各电压等级骨干线路和向重要用户供电的输变电设施抵御冰灾的能力。
二是研究开发大电网应急通信系统和应急指挥技术支持系统，进一步提高应急保障和指挥能力。
三是研究灾害气象规律和输变电设备覆冰机理，开发冰灾气象预警和输电线路覆冰监测系统，进一步增强覆冰综合治理能力。
四是研究开发大容量、高效率、自动化的电气融冰装置和灵活实用的机械除冰装置，进一步提高输变电设备的除冰效率。
五是研究提出极端气象灾害情况下，电网及设备损坏最小、恢复最快的技术措施，把自然灾害给经济社会造成的损失降到最低限度。
六是研究开发用于电气设备的防冰冻、除覆冰的新技术、新材料，防止或减少电气设备的覆冰现象。
七是开展高寒高凌多发区域内农村配网抗冰减灾共性技术问题和措施研究，为农村配电网抗冰减灾提供技术支持。
八是加强应对自然灾害的试验能力建设，为深入研究电气设备抗拒自然灾害的特性提供条件。
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