http://www.kblhh.cn 2009-09-28 12:00 來源:亮報
奮力除冰。
防風檢修。
涉水搶修。
2008年年初冰雪災害期間,利用馬幫運輸電網抗冰器材。
2008年年初冰雪災害中,直升機巡視線路。
巨大的海浪撲入紐約城,大水吞噬了紐約,淹沒了美國。歐洲也在洪水之下不復存在。此后,冰層和白雪覆蓋了整個地球表面……幾年前,電影《后天》呈現的溫室效應影響下的災難景象至今讓人們記憶深刻。氣候變化,正在受到越來越多的關注。
身為地球村的一員,這幾年,由于地球氣候異變,我們經受了冰災,水患、熱浪、臺風的考驗。而與人們生活密切相關的電網,也面臨前所未有的氣候挑戰。
9月22日,聯合國秘書長潘基文在聯合國總部主持召開了氣候變化峰會,這是聯合國迄今就氣候變化問題舉行的規模最大的首腦會議,引起了世界廣泛關注。
9月14日,針對惡劣氣候對電網安全帶來的影響,中國電力科學研究院工程力學研究所總工程師王景朝接受了本報記者專訪,他向記者詳細介紹了電網所面臨的氣候考驗及電網設計和建設者們所采取的應對措施。
電網面臨6種
惡劣氣候挑戰
通常情況下,給電網造成影響的氣候包括以下六種:覆冰、大風(臺風、龍卷風、颮線風)、暴雨(引起的次生地質災害)、雨霧、微風和雷電。
“氣候條件日趨惡劣,這對電網構成更為嚴峻的挑戰。”王景朝告訴記者,另外一些原因也導致電網在面臨自然災害時容易遭到破壞,“近年來,隨著我國社會經濟迅速發展,各地紛紛為經濟發展規劃留出土地,尤其是中、東部經濟發達地區,土地資源緊張,因而使架空輸電線路尤其是超高壓線路往往只能在易發生自然災害的崇山峻嶺間穿行。”
此外,從局部對全局的影響來看,由惡劣氣候造成的局部問題將有可能傳遞到整個電網,構成連鎖反應?!拌b于這一點,電網安全沒小事,任何一個局部都不可小覷。”他說。
惡劣氣候可造成
線路跳閘、斷線或倒塔
關鍵詞:覆冰
2008年1月至2月間,我國南方地區遭受了一場歷史罕見的持續低溫雨雪冰凍災害,大部分地區普降大到暴雪和凍雨,氣溫較常年同期偏低2~4攝氏度,造成部分地區交通和電力供應中斷,一些地區的居民甚至在
黑暗和寒冷中度過了那年的春節。據統計,冰災直接導致全國損失用電量260億千瓦時左右,對當年一季度全國用電量增長影響約3.5個百分點。
近幾年,電網輸電線路曾有過兩次嚴重的覆冰,除了2008年年初的這次,在2005年也曾發生過一次?!皟纱胃脖钟兄髯缘奶攸c:2005年的那次,湖南地區受災害最重,覆冰主要發生在高海拔地區,也就是覆冰的厚度跟海拔有明顯的關系,平地的覆冰很少;而2008年春天的那次,
覆冰跟海拔沒太大關系,平地的覆冰也很多,湖北、江西、貴州、湖南等地受災較重?!蓖蹙俺f。
據介紹,覆冰發生的主要原因是,持續低溫和高濕度形成大面積長時間凍雨,使得架空輸電線路冰荷載嚴重超過設計荷載,造成架空輸電線路斷線、倒塔、金具損壞、絕緣子損壞等。此外,覆冰還會造成架空輸電線路閃絡跳閘。所謂閃絡,是指在高電壓作用下,氣體或液體介質沿絕緣表面發生的破壞性放電。其放電時的電壓稱為閃絡電壓。發生閃絡后,電極間的電壓迅速下降到零或接近于零。閃絡通道中的火花或電弧使絕緣表面局部過熱造成炭化,損壞表面絕緣。
關鍵詞:大風
每年夏季,都是臺風最為肆虐的時候,近年來,這種突發的勢頭更為猛烈。無論是“莫拉克”、“薔薇”、“黑格比”,還是2005年晃點了北京的“麥莎”,甚至連這些臺風的名字都已潛移默化地進入我們的生活,讓我們逐一記住。
距今最近的一次臺風“巨爵”,于2009年9月15日7時登陸廣東臺山,其中心最大風力達12級,中心氣壓970百帕。也就在當天凌晨,受“巨爵”帶來的狂風暴雨影響,澳門半島的多處發生了海水倒灌,造成多所變壓站發生水浸。截至15日6時30分,水浸造成了7座變壓站停止運行,近1700個用戶受到影響,西灣大橋電力中斷。
“我所稱的大風,除了沿海臺風,還包括內地龍卷風以及颮線風?!蓖蹙俺f,臺風中心區瞬時風速可超過50米/秒,這個數值大大超過架空輸電線路的設計值,可以摧毀架空輸電線路。同時,臺風還會帶來暴雨,造成低洼地區水淹災害。龍卷風、颮線風會吹倒架空輸電線路桿塔,或者造成大的風偏閃絡跳閘。
地質災害造成桿塔傾倒。
關鍵詞:暴雨暴雨會形成泥石流和山體滑坡等地質災害,使架空輸電線路的基礎被破壞,桿塔傾倒。
關鍵詞:舞動
舞動對線路的安全影響也比較大。王景朝說,上世紀80年代,在湖北中山口跨漢江的一個大跨越,就曾因舞動發生過一次破壞比較嚴重的事故,“這個大跨越有1055米的檔距,線路發生舞動后,最后造成了斷線,損失比較大?!?/P>
舞動發生的原因,是在線上有一定輕覆冰,再在一定風力的作用下,就發生大的舞動,它輕則造成閃絡跳閘,重則造成倒塔、斷線、金具破壞等。王景朝表示,現在他們經過研究,已經繪制了一張全國性的舞動區劃圖,由此掌握了各地區舞動的情況。在區劃圖中,哪個地方容易發生舞動,都有標識。
關鍵詞:微風振動
舞動發生的概率較低,但微風振動則發生的比較頻繁,尤其是在大跨越的情況下極易發生。據介紹,在微風作用下,導線會發生微風振動,這種振動是長時性的,頻率比較高,可以造成導線疲勞破壞。
目前,在導線振動研究和應用方面,王景朝所帶領的團隊在國際上處于領先地位,如已于2004年11月18日正式投運的江陰大跨越,就是王景朝帶領團隊完成的防振設計,目前防振效果仍非常好。而現在正在施工的舟山大跨越,這比江陰大跨越的跨距還要大,高度還要高,又是在海上,所以在導線防振設計方面難度更大。
關鍵詞:雷電
今年8月22日17時49分至23時33分,湖北省巴東縣全境遭遇強雷電和暴雨襲擊,這是繼8月15日以來該地區又一次遭受的強雷電和暴雨襲擊,此次雷電強度大,最大雷電流212.7千安,持續時間長達5個多小時,雷電暴雨造成全縣12個鄉鎮農村電網不同程度損壞,倒桿斷線嚴重。此外,雷擊還使得35千伏官渡口、火峰兩變電站避雷器損毀,35千伏官火線供區的官渡口鎮火峰片區19個村4600戶居民斷電。
王景朝稱,在雷區的夏季,雷電的密度和強度都很大,可以擊中地線、擊穿絕緣子串,造成跳閘。對于多回路超高壓線路,由于絕緣等級高,架線高度高,雷電可以繞過避雷線直接擊中導線,叫“繞擊”,即繞過避雷線,直接打到導線上,造成雷擊跳閘。
電網面臨新的氣候挑戰
王景朝表示,近年來氣候瞬息萬變,也變得越來越惡劣,災害性氣象出現的頻度和強度都比以前更強烈了,這對電網的影響更為嚴重。
他拿大房線(大同-房山)舉例說,在建設之初,由于環境污染較輕,而把絕緣子裝得少了一點,所以絕緣強度比較低,“以前還未出現什么狀況,后來隨著工業發展,空氣污染更為嚴重,絕緣子的表面積污多了就容易在霧天發生閃絡?!爆F在,在冬天大霧來臨的時候,工作人員有時只能用布一個個地擦絕緣子,直到把上面的灰擦干凈為止?;蛘呤?,通過直升機用水槍來沖。
王景朝說,大房線的例子可以很好的證明,氣候本身并非一成不變,“在有的地區,本來只有農業,污染比較少,頂多在絕緣子表面只附著一些土,而且土本身的導電性很差,絕緣等級就低一點。但是,一個地區如果建了水泥廠、化工廠或者電廠,那么含有一定電解質的灰就附著上去了,它在潮濕的時候就會導電。在雨霧的時候就會發生閃絡,絕緣強度就不夠了?!?/P>
與舞動一樣,我國也繪制了一張全國絕緣等級劃分地圖。在圖上,列出了每個地區的污區等級,級數越高,需要絕緣等級設置越高。但
等級也會隨著氣候變化而發生變化。
應對惡劣氣候要“避、抗、防、治”
2005年和2008年的幾次冰災和惡劣天氣之后,國家電網公司內部進行了研究總結。為應對突如其來的惡劣氣候,歸納出了“四”字訣——避、抗、防、治。
應對惡劣氣候,首先是“避”。就是在線路和變電站的工程規劃和設計時,要考慮避開災害多發區,避開重災區。例如重覆冰區域,風口區域、多雷區等。
如果避不開,就要“抗”??怪?,要先了解災害發生的強度和頻度是多少,然后再提高架空輸電線路的設計氣象重現期,即提高它的設防標準,抵抗災害?!跋裉馗邏汗こ蹋脑O計氣象重現期是100年,也就是它能夠抵抗100年一遇的自然災害。”王景朝說。
除了提高架空輸電線路的設計氣象重現期,還可通過提高線路強度和采用差異化設計的方法來“抗”。據介紹,差異化設計是國家電網公司在冰災以后提出來的,它提出對于重點線路、重點變電站和重點電源輸出線等要重點關注,在大災時,要能夠保證重要的用電單位有電,重要的發電廠不至于停發等。
“抗是有一定限度的,而且光靠提高強度來解決問題也是不現實的?!蓖蹙俺硎荆岣叩挚沟膹姸纫惨m可而止,“這跟國民經濟的發展水平、線路的重要程度都是相關的。從全國范圍內統一考慮,我們也不能把錢集中在某一點上?!彼f,供電可靠,同時也要經濟。但隨著社會經濟的發展,線路的抗災能力會越來越高,這是毋庸置疑的。再有,社會對供電的要求也提高了,對線路的設防能力也要跟著提高。
所以僅靠抗是不行的,也要采取“防”的措施。例如防冰災,目前很多人在研究防覆冰材料(涂料)和防污閃涂料等,它的設計原理
是,涂在導線、絕緣子等表面后,讓它不覆冰或者少覆冰,但目前在技術上還無實質性突破。
如果防也不行,就只能“治”了。也就是對易于發生氣候災害的架空輸電線路采取治理措施。去年年底前已經投入使用的融冰技術措施,就是治理措施的一種。此外,“治”還包括防振技術措施、避雷措施和防舞技術措施。據悉,在我國,有一條自東北向華中的舞動帶,從遼寧開始,經過內蒙古、北京、天津、河北,再到湖北、湖南。其中,湖北地區是線路重舞動地區,這一地區的很多線路都安裝了防舞治理設施。
王景朝表示,未來,建設堅強智能電網對于防災減災也有著重要意義。屆時,通過運行狀態化,可以實時掌握線路的運行狀態,提前啟動應急預案;通過信息標準化,可以促進信息共享,提高信息的應用效率;通過應用網絡化,可以提高信息的傳遞效率和傳遞范圍,提高工作效率。
◆相關鏈接
國家電網公司總部應急指揮中心
可預測預警氣候災害
在氣候災害發生得如此頻繁的今天,僅有技術上的“避、抗、防、治”還不夠,在災害發生前,最好還能有個提前的預知。為此,就需要一個科技含量十分高的控制平臺。
據了解,2008年7月,由中國電力科學研究院通信與用電技術研究所負責開發設計的國家電網公司應急指揮信息平臺順利上線。通過該平臺系統,國家電網公司總部應急指揮中心就實現了對氣候災害提前預測預警的能力。
該系統的工作原理是,它將國家電網公司、網省公司與氣象信息、交通信息以及臺風、雪災、冰災、水災、火災、地震、泥石流、滑坡等自然災害信息進行集成。之后,根據獲取的外部氣象信息、災害信息,系統會自動分析外部突發事件對電網的危害性及可能引發的次生、衍生事件,再根據分析結果產生預警信息,為電網應急決策指揮服務。
組建“電網惡劣氣象分析中心”
將提高電網防御惡劣氣象能力
從運行角度來說,部分研究人員對自然災害發生時架空輸電線路的變化過程了解還不夠?!盀榱烁玫亻_展防災研究工作,要加強在線監測工作,加強微地形微氣象監測,加強大氣環流與微氣象結合的預報工作。”王景朝說。
目前,中國電力科學研究院已與中央氣象臺、國家氣象科學研究院緊密地開展了合作,把氣象服務延伸到國家電網的建設當中。據了解,電網惡劣氣象分析中心的組建工作仍在進行當中。今年7月1日,中國電力科學研究院“電網惡劣氣象分析中心建設可行性研究”項目組成員已前往中國氣象科學研究院,與多位專家進行了調研和交流,從而明確了電網惡劣氣象分析中心建設的技術可行性。
電網惡劣氣象分析中心組建成功后,將成為電網系統完善和發展的重要組成部分,將顯著提高電網系統防御惡劣氣象的能力,使得電網規劃設計、運行管理、應急處理機制等方面進一步完善與科學化。此外,對于發電企業生產、電網電力調度等也將起到重要的指導作用,具有良好的經濟效益和社會效益。