灾害性气候对电网的影响及设计思考

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1、2008年第5期上海电力灾害性气候对电网的影响及设计思考周丹羽，吴建生(华东电力设计院，上海200063)摘要：灾害性气候对电网安全运行构成潜在的威胁，2008年初我国南方大范围雨雪冰冻灾害给电网造成严重破坏。如何提高电网抵御自然灾害能力、提高电网安全运行可靠性，将成为电网以及输电线设计、建设共同面对的重要课题。文章通过对输电线路设计标准的分析，比较了国内外输电线路的设计标准，对提高电网抵御自然灾害的能力提出了建议。关键词：雨雪冰冻灾害；电网抗灾能力；设计标准中图分类号：TM712文献标识码：B～l℃，与南下冷空气相遇，则以冻雨、雨夹雪

2、天气1引言为主，由于空气温度介于凝冻温度，雨水触及立即灾难性气候对电网的安全运行，存在潜在的成冰。威胁。电力线路遭受冰雪灾害，会造成输电线路根据现场调查收资及覆冰观测，判定此次电严重覆冰，发生电力线路断线和倒杆事故，导致大网冰灾的主要原因是由于线路覆冰厚度大大超过面积停电事故。给工农业生产和人民生活带来严了原设计边界条件，部分地区线路覆冰厚度甚至重的影响。超过百年一遇。由于输电线路覆冰严重，导致大范围倒塔、断线和闪络事故。2灾害性气候对电网运行造成的影响输电线路事故段主要发生在原10mm轻冰2008年1月10日以来，我国南方地区出区设计

3、地段以及线路因地形原因形成的大档距、现长时间大范围雨雪冰冻极端天气，华中、华大高差、档距不均匀等过载能力薄弱地段。线路东、西南地区输变电设施严重覆冰，特别是湖覆冰特点是在风口、垭口、台地、迎风坡面覆冰较南、江西、湖北、安徽、浙江、四川、贵州、广西等一般地形严重。地输电线路发生倒塔、断线、跳闸，电网安全生造成倒塔主要原因有：产面临严峻考验。给这些地区的交通运输、通(1)导地线覆冰后垂直荷载过大使铁塔压垮；信传输、能源供应及人民生活生产带来重大不(2)由于导地线的纵向不平衡张力超过原塔利影响。的纵向设防强度而被顺线路方向拉倒；形成本次罕见持

4、续低温雨雪凝冻天气的主要(3)导地线覆冰过重使得线条张力大幅提高，原因是大气环流异常、南方低压槽异常活跃以及同时由于覆冰条件下大风，引起耐张塔角度力超拉尼娜现象共同作用的结果。其主要特征：一是过设计条件，引起耐张塔倒塔；冷空气持续时间长，自元月中旬起持续时间近一(4)导地线因覆冰超过了其承受能力引起了个月，连续经受了4次冷空气影响；二是输电线路断线事故，断线后产生不平衡张力又进一步引起导线覆冰表现特征为雨凇，透明和半透明，分布均倒塔。覆冰过重还导致荷载超过了绝缘子金具串匀、坚硬，密度为0．7～0．9g／cm。，粘着力强，对承载能力而引起

5、断裂或损伤，或因为倒塔断线致线路危害极大；三是影响范围大，影响我国17个使绝缘子金具串损坏。图1所示为部分输电线路省市。损坏情况。对比各省市的灾害天气，安徽、江苏、湖北等据有关资料报道，截止到2008年2月29日，区域因受冷空气影响较强，温度较低，主要以强降全国范围电网(包括国家电网公司系统、南方电网雪为主；而湖南、贵州、江西等地受西南暖湿气流公司系统、地方电网及电厂送出自有线路)因这次影响较强，水汽充足，温度多数时间维持在一5℃冰灾停运的电力线路共36740条(其中，500kV一447—上海电力2008年第5期(4)冰冻覆冰的范围扩大

6、以往覆冰与海拔高度直接相关，通常海拔越高覆冰厚度越大。而本次湖南、江西在海拔6Om一一以上就出现了严重覆冰现象，大大超出了以往重(a)倒塔(b)断线冰区的设防范围。图i输电线路损坏情况4冰灾导致电网受损原因的分析主网架线路119条，220kV线路348条，l10kV线路888条，10～35kV线路35385条)。因冰4．1线路设计标准灾停运的变电站共2016座，11O～500kV线路设计规程规定，根据送电线路的设计气象条因冰灾共倒塔8381基。件、沿线的气象资料和附近已有线路的运行经验，按以下重现期确定：330kV及以下送电线路重现3覆

7、冰的气候条件及特点期按15a一遇设计；500kV送电线路重现期按3．I形成导线覆冰的主要因素30a一遇设计；750kV送电线路重现期按50a一形成导线覆冰，一般要具备相应的气候条件，遇设计；目前正在建设的1000kV交流特高压线即要具有可以冻结水滴的气温及导线表面温度路和±800kV直流特高压线路气象条件重现期(气温一般为0～一5~C)，又要具有较大的湿度按100a一遇设计。(空气相对湿度一般在85以上)和合适的风速，目前，华中地区线路多采用lO～15mm覆冰以使水滴与导线发生碰撞，从而被导线捕获(风速设计，个别线段设计覆冰厚度采用了2

8、O～50一般为1～10m／s)，此外还要形成逆温层。mm。华东地区线路覆冰厚度一般采用10mm设导线覆冰按其冻结性质分为雨凇(冻雨)、雾计，沿海地区覆冰厚度采用5mm或无覆冰，浙江凇、混合冻结、覆雪四种。其