大电网抵御冰雪灾害的规划与设计

电力18讯：国网北京经济技术研究院　靳晓凌

　　年初我国南方部分地区先后出现历史罕见的强降温和持续雨雪冰冻天气，对我国西南、华中、华南、华东地区的电网运行造成了重大危害。由于线路覆冰大大超过规定的设计标准，造成电网设施大量损毁，在短时间内倒塔、断线事故集中发生，电网设施遭到严重破坏。

　　随着全球气候进入灾害事件多发期，极端气候天气的频繁发生给电网的安全运行带来新的挑战，亟待从灾害事件中总结经验，研究对策，提高电网抵御自然灾害的能力。

　　一、抗冰经验和存在的问题

    在此次冰灾中，电网跨区联网线路的相互支援能力发挥了重要作用，提高了电网抗灾能力，有利于快速实施灾后重建。面对严重自然灾害的反复冲击，华中、华东主网保持了安全稳定运行，有力支撑和支援了受灾各省的电力供应。
　　此外，湖南电网设计标准的修订效果显著。２００５年冰灾后，湖南电网公司对７回５００千伏进行了改造和加强，提高了线路的设计覆冰等级，从整体上来看，设计标准的修订和改造、改建方案是合理有效的。
　　存在的问题有：（１）山地丘陵、海拔较高、线路高差较大的地区，覆冰情况严重，倒塔比例较高。（２）全球气候的变化引起冰区范围扩大，覆冰程度加重，现行的线路设计标准无法抵御３０毫米以上的覆冰灾害。（３）缺乏覆冰观测数据的长期积累，无法建立详细的冰图并针对易出现覆冰的重点地区采用加强设计。（４）负荷中心地区的部分电厂缺煤停机，受端电源支撑不足。

　　二、国外抗冰经验和措施

    １９９８年，加拿大东部遭受了严重的冰雪灾害，在重灾区魁北克省，线路覆冰达到７５毫米，大部分高架铁塔、变压器毁坏，全省输电网几乎全面崩溃，１４０万户人家（约４００万人口）失去电力供应。为预防灾害的再次发生，加拿大在电网规划和设计方面提出了一系列加强措施。
　　１．加强设计了战略性保障线路。７３５千伏变电站出线至少有一条线路采用加强设计，提高覆冰设计标准，使其能够承受更大荷载，保证在其它线路受灾期间该线路能够正常运行。
　　２．增设耐张塔并设置增强拉线。多设耐张段，缩短耐张段之间的距离，尽量减少事故面积，防止事故扩张，降低在冰害超过铁塔设计强度的情况下串倒的风险。
　　３．增强导线强度。如对于地线，由原１１．１毫米钢芯更换成１６．２毫米的钢芯，地线支架等部位均相应加强。

　　三、规划和设计对策

    （一）规划方面：系统设防，保障大电网安全。
　　１．进一步推动电网跨区多通道多点互联，提高相互支援能力。
　　从全局和大电网整体观念出发，加强不同区域、不同地区电网的联网规划，推动电网跨区多通道多点互联，提高电网在严重故障下的区外来电和区内互供能力，在某一区域突然损失大量电源时，能迅速组织区内、区外多方电力调入，避免大面积停电的情况发生。加强受端电网建设和联网建设，使电网具备接受大规模电力支援的能力。
　　２．外接电源分散注入受端电网，避免送电通道过于集中。
　　科学规划电网输电通道，保障好重要通道的安全可靠电力输送。尽可能分散电源接入或电网受电方向，分散注入受端枢纽变，避免重要断面、重要通道占受端负荷比重过大，降低风险。特别是远距离输电，传输容量较大，应避免集中注入受端电网。同一方向重要输电通道尽可能分散走廊，重要通道路径选择需要充分考虑环境、气候条件的影响。
　　３．受端电源分层分区接入，保证“第三道防线”情况下分片运行。
　　受冰雪灾害的影响，部分地区的电网与主网的５００千伏联络线全部断开，仅有２２０千伏线路相联。为积极应对这种特殊运行方式，电网规划应贯彻受端电源分层分区接入的原则，加强电源支撑，保留一定数量的电源装机接入２２０千伏电网，提高区域电网自我平衡的能力。统筹考虑、合理布局，加强受端电网建设，提高电网的安全稳定水平和供电能力。
　　４．坚持输煤输电并举，降低负荷中心缺煤停机风险。
　　中东部地区能源调入以煤炭为主，在煤炭供应紧张或自然灾害引起煤炭运输能力降低等情况下，易导致受端地区电煤紧缺，电力供应紧张。为保障安全可靠供电，应优化电力结构布局，加快发展输电，促使电网与铁路运输合理分工，远距离输电与受端电源供电相结合，形成输煤输电并举的能源输送方式，降低缺煤停电的风险。
　　（二）设计方面：适当提高标准，实施差异化设计。
　　１．在全球气候变暖的大背景下，重新划分冰区。
　　随着全球气候变暖和环境的不断恶化，部分地区原来异常少见的极端气候近来呈现频繁化发展趋势，使得原来的电网规划和建设标准已经不能适应电网发展和安全运行要求。在电网设计中，要考虑气候变化的新情况，特别是微型地形气候影响问题，对覆冰较重地区及大负荷远距离输电走廊设立冰、风观测站，有