黃森炯，勵文偉，周 盛

（國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315010）

2008年冰災(zāi)后各地加強(qiáng)了對鐵塔承載力、融冰技術(shù)等方面的研究[1-3]，但在冰災(zāi)期間面對線路不斷跳閘，采取何種策略保護(hù)主網(wǎng)安全，防止發(fā)生大面積停電事件的分析甚少[4]。2013年1月上旬，寧波電網(wǎng)遭遇了連續(xù)的雨雪冰凍天氣，220kV及以上電力線路跳閘頻繁，電網(wǎng)安全面臨嚴(yán)峻考驗。自然災(zāi)害無法避免，本文著重研究如何在面對冰災(zāi)時將電網(wǎng)損失降到最低限度，應(yīng)用正確的策略保證大電網(wǎng)安全[5-6]，具有現(xiàn)實意義。

1 電網(wǎng)冰災(zāi)成因及常見故障類型分析

寧波電網(wǎng)冰災(zāi)成因主要有：

（1）寧波地區(qū)處于沿海丘陵地帶，高壓線路“翻山越嶺”現(xiàn)象普遍，環(huán)境相對惡劣，冰雪天氣下高聳的樹木也對電力線路構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。海拔越高，風(fēng)速越大，單位時間內(nèi)向?qū)Ь€輸送的水滴越多，覆冰也越嚴(yán)重[1]。

（2）北方冬天氣溫始終在0℃以下，冰雪難以融化，所以一般不會釀成較大的災(zāi)害；而南方空氣中水分含量多，雪以濕雪為主，易凝結(jié)成冰，且冬天氣溫徘徊在0℃左右，往往線路上的雪還沒完全化開，天氣又降到0℃以下，如此循環(huán)往復(fù)使線路上的冰越來越厚。

（3）隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)負(fù)荷的增加是必然趨勢。

（4）除冰手段缺乏，新技術(shù)進(jìn)展緩慢，應(yīng)用范圍不廣。例如融冰技術(shù)只是試驗性開展，還不具備廣泛應(yīng)用的條件。

電網(wǎng)的各類冰災(zāi)中，電力線路具有點多、面廣、線長、暴露在野外的特點，在冰雪災(zāi)害侵襲下較變電站內(nèi)的設(shè)備更易受到損壞。線路故障的主要原因統(tǒng)計如表1所示。

2 冰雪天氣來臨前的應(yīng)對策略

2.1 負(fù)荷及氣象預(yù)測

電力部門需要根據(jù)天氣預(yù)報做好負(fù)荷及主要影響范圍預(yù)測。天氣方面重點關(guān)注氣溫情況，是否有雨雪等天氣要素，將天氣預(yù)報與電力部門應(yīng)急措施結(jié)合，增進(jìn)部門之間的資料共享[2]。根據(jù)主網(wǎng)線路地理走向和海拔高度分布，做好主要受災(zāi)地區(qū)判斷。

表1 線路故障原因統(tǒng)計

2.2 做好事故預(yù)案

利用線路在線監(jiān)測裝置做好預(yù)警工作，各部門分別做好針對性預(yù)案，例如：調(diào)度部門主要考慮斷面負(fù)荷控制并做好設(shè)備“N-1”預(yù)案；營銷部門做好與大用戶溝通工作，及時提醒電網(wǎng)可能存在的威脅，指導(dǎo)用戶提前做好應(yīng)對措施及錯/避峰方案；線路隊成立線路巡查小組，加強(qiáng)對輸電“大動脈”巡視工作；送變電成立應(yīng)急搶修小組，隨時準(zhǔn)備出車搶修突發(fā)故障。

2.3 合理安排檢修計劃

除了設(shè)備復(fù)役等倒閘操作外，暫停執(zhí)行其他未開始的計劃內(nèi)工作，推遲檢修計劃，取消高風(fēng)險計劃操作。電網(wǎng)在發(fā)生故障跳閘、系統(tǒng)薄弱情況下，禁止人為停役正常供電線路。

正在進(jìn)行的計劃工作，如果能提前復(fù)役且設(shè)備具備復(fù)役條件，則考慮提前復(fù)役，甚至可取消部分未完成的工作計劃。

2.4 加強(qiáng)發(fā)電管理

推遲機(jī)組檢修計劃，保證足夠的事故備用容量。同時，加強(qiáng)對電網(wǎng)受災(zāi)區(qū)域內(nèi)的計劃檢修管理，目的在于提高供電可靠性。

2.5 安排應(yīng)急值班

重點樞紐變電站、重要負(fù)荷變電站、存在重要缺陷隱患的變電站應(yīng)恢復(fù)有人值班。因為具體的保護(hù)信息，如故障測距、相別、一次設(shè)備情況等重要信息仍需在現(xiàn)場查看，恢復(fù)有人值班可以迅速掌握現(xiàn)場設(shè)備情況，提高事故處理效率。

2.6 落實技術(shù)資料

對區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的重要用戶名單，區(qū)域電網(wǎng)接線圖、地理接線圖，事故拉電序位表，超電網(wǎng)供電能力限電序位表，設(shè)備輸送限額等技術(shù)資料進(jìn)行更新，確?？捎?。

2.7 落實搶修物資

根據(jù)歷年抗冰災(zāi)經(jīng)驗，針對可以預(yù)見的線路故障類型，如鐵塔變形、導(dǎo)線/光纜斷落、防震錘損壞等，提前落實搶修物質(zhì)，縮短線路搶修時間。

3 電網(wǎng)抗冰災(zāi)對策與措施

由于冰災(zāi)來勢兇猛，影響范圍不斷擴(kuò)大，許多電力設(shè)施覆冰嚴(yán)重，會有多處線路發(fā)生斷線、跳閘甚至倒塔 （桿），使電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞。此時調(diào)度部門的主要任務(wù)是確保主網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，確保重點單位、高危企業(yè)以及人民群眾生活用電[8]。

3.1 滾動修改“N-1”事故預(yù)案

采用滾動修訂事故預(yù)案的方法，根據(jù)電網(wǎng)運行方式的變化、搶修進(jìn)度的變化，及時對預(yù)案做相應(yīng)修改。內(nèi)容應(yīng)針對受災(zāi)電網(wǎng)薄弱點，一般制訂單一故障情況下的電網(wǎng)事故處理預(yù)案，不同電壓等級主供線路應(yīng)按電壓等級高的線路跳閘后引起其他線路超限做預(yù)案，同一電壓等級按線路輸送限額高的線路跳閘導(dǎo)致限額低的線路超限做預(yù)案，變電站內(nèi)按事故后造成后果最嚴(yán)重的設(shè)備跳閘做預(yù)案。需要做事故預(yù)案的故障類型見表2。

表2 “N-1”事故預(yù)想類型

3.2 調(diào)整運行方式防止電源點過于集中

例如：對500kV變電站220kV母線來說，主變壓器220kV開關(guān)與聯(lián)絡(luò)線均視作電源點。為防止電源集中在同一母線上，可采用倒排操作以確保電源點合理分布在不同的母線。

3.3 及時對重要線路組織強(qiáng)送

查明變電站內(nèi)無故障、一/二次設(shè)備完好后，可以立即對線路進(jìn)行一次強(qiáng)送，防范線路連鎖跳閘可能引發(fā)的大面積停電。如果線路已在巡線中，強(qiáng)送時要注意及時告知巡線人員，防止線路斷線落地情況下強(qiáng)送對附近人員造成危險。強(qiáng)送電源選擇遠(yuǎn)離電廠、遠(yuǎn)離故障點側(cè)，減少線路再次故障跳閘對系統(tǒng)造成的影響。

3.4 防止電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線超穩(wěn)定限額

線路的穩(wěn)定限額一般以線路額定限額的1.3倍考慮（可根據(jù)運行年限等情況適當(dāng)調(diào)整），必須在半小時以內(nèi)控制到額定限額以下。圖1中虛線部分代表受災(zāi)線路已跳閘，區(qū)域電網(wǎng)A與主網(wǎng)B之間僅剩1條500kV線路ab和1條220kV線路ce聯(lián)絡(luò)，這時需要進(jìn)行ab線跳閘的事故預(yù)想，跳閘后ce線不得超額定限額的1.3倍。

圖1 區(qū)域電網(wǎng)示意

3.5 制訂負(fù)荷控制措施

（1）受災(zāi)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電廠應(yīng)根據(jù)聯(lián)絡(luò)線路穩(wěn)定限額情況調(diào)節(jié)出力，超穩(wěn)定限額時加大出力，輸送負(fù)荷遠(yuǎn)低于穩(wěn)定限額時減小出力，甚至停機(jī)，以節(jié)省燃料。合理安排發(fā)電廠機(jī)組檢修計劃，由受端電網(wǎng)區(qū)域的發(fā)電廠機(jī)組頂峰發(fā)電。

（2）由營銷部門安排大用戶進(jìn)行錯避峰，因為設(shè)備故障跳閘時對電網(wǎng)造成的沖擊容易引發(fā)對電能質(zhì)量敏感用戶的生產(chǎn)設(shè)備跳閘。有自備機(jī)組的用戶應(yīng)盡量使上網(wǎng)線路保持零功率交換。

（3）將事故區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域。如圖1所示，考慮將受冰災(zāi)較嚴(yán)重的區(qū)域電網(wǎng)A的負(fù)荷轉(zhuǎn)移至主網(wǎng)B的區(qū)域內(nèi)。

（4）極端情況下區(qū)域電網(wǎng)與主網(wǎng)之間只剩1回通道時，應(yīng)控制聯(lián)絡(luò)通道潮流為零。圖1中ab線和ce線中任一線路跳閘后應(yīng)控制另一線路潮流為零，使A網(wǎng)內(nèi)發(fā)供電平衡，即使聯(lián)絡(luò)線跳閘，區(qū)域電網(wǎng)也能自動穩(wěn)定運行，不至發(fā)生頻率崩潰。同時確保區(qū)域內(nèi)低周、低壓減載裝置投入，并根據(jù)裝置容量和聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷進(jìn)行核算，做好區(qū)域電網(wǎng)與主網(wǎng)解列預(yù)案。

3.6 單電源220kV變電站做好防全停技術(shù)措施

可以考慮安排站用電倒送路徑及電源點，必要時配備發(fā)電車。采用220kV變電站之間110kV聯(lián)絡(luò)線作為倒送電源（見圖2），可以轉(zhuǎn)供部分負(fù)荷減輕設(shè)備重載壓力或備用重要負(fù)荷。

圖2 倒送電路徑示意

3.7 保護(hù)通道迂回

合理采用備用保護(hù)通道，確保保護(hù)正常運行。由于冰災(zāi)期間許多復(fù)合地線及光纜被壓斷，所以需要啟用可靠的迂回通道來保證縱聯(lián)保護(hù)通道暢通完好，防止線路因失去主保護(hù)而被迫停役，如圖3中ce線的OPGW中斷后，可從ef線和fc線迂回。

圖3 保護(hù)通道迂回示意

4 其他注意事項

（1）根據(jù)地理圖注意檢查線路跨越情況。

做好搶修期間人身安全保衛(wèi)工作。不同于一般時期的電網(wǎng)檢修，冰災(zāi)期間搶修有其特殊性，需要考慮故障搶修線路是否跨越低電壓等級線路，若線路斷線掉落至下方被跨越線路上，將導(dǎo)致線路搶修人員觸電事故，因此應(yīng)及時陪停相關(guān)線路。線路強(qiáng)送時亦要考慮此情況，如圖4所示。

圖4 220kV線路跨越110kV線路示意

（2）利用自動裝置倒負(fù)荷。

冰災(zāi)造成圖1中區(qū)域電網(wǎng)A部分主供線路跳閘后，變電站之間系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)進(jìn)一步削弱，正常可以合環(huán)倒負(fù)荷的操作在此時必須慎重，應(yīng)查看聯(lián)絡(luò)線是否斷開，是否存在長距離、大環(huán)路合環(huán)，防止出現(xiàn)弱電磁環(huán)網(wǎng)，此時需進(jìn)行潮流計算做進(jìn)一步確認(rèn)。解決方法有：采用停電倒負(fù)荷的方式，即先拉后合，此方法一般適用35kV及以下線路且沒有配置備自投裝置的變電站倒負(fù)荷；利用站內(nèi)線路備自投裝置倒負(fù)荷時，因人工操作備自投動作開關(guān)會閉鎖備自投裝置，所以應(yīng)采用拉開電源側(cè)線路開關(guān)的方法，一般110kV備自投動作時間為4 s，仍有短時失電過程。

5 結(jié)語

預(yù)防冰災(zāi)要做好負(fù)荷預(yù)測、事故預(yù)案、合理安排檢修計劃等措施，冰災(zāi)期間應(yīng)做好事故預(yù)案滾動修改、確保區(qū)域聯(lián)絡(luò)線不超限額等工作。2013年1月上旬，寧波電網(wǎng)因罕見的雨雪冰凍天氣造成輸電線路覆冰嚴(yán)重，線路跳閘事故頻繁發(fā)生，電網(wǎng)穩(wěn)定運行和電力可靠供應(yīng)面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文中的實戰(zhàn)處理經(jīng)驗在抗災(zāi)搶修中取得了良好的效果，保衛(wèi)了大電網(wǎng)的安全運行。

[1]胡毅.電網(wǎng)大面積冰災(zāi)分析及對策探討[J].高電壓技術(shù),2008，34（2）∶215-219.

[2]劉平原，何宏明，潘春平.廣東電網(wǎng)2008年冰災(zāi)調(diào)查分析及其防御措施[J].廣東電力，2010，23（3）∶34-38.

[3]楊永全.近年電網(wǎng)冰災(zāi)事故分析及抗防對策[J].電力建設(shè)，2008，29（9）∶35-37.

[4]郭恒，馬俊.中國電網(wǎng)大規(guī)模冰災(zāi)事故調(diào)查及分析[J].重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2010，15（4）∶28-31.

[5]丁軍策，蘇寅生，李建設(shè)，等.冰災(zāi)期間電網(wǎng)運行特點及應(yīng)對措施[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2008，2（2）∶23-26.

[6]李成榕，呂玉珍，崔翔，等.冰雪災(zāi)害條件下我國電網(wǎng)安全運行面臨的問題[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（4）∶14-22.

[7]侯慧，尹項根，陳慶前，等.南方部分500kV主網(wǎng)架2008年冰雪災(zāi)害中受損分析與思考[J].電力系統(tǒng)自動化，2008，32（11）∶12-15，38.

[8]王詩明，文峰，劉昕暉，等.冰災(zāi)給電網(wǎng)調(diào)度運行帶來的思考[J].江西電力，2008，32（2）∶17-20.