大电网抗冰灾安全策略分析

黄森炯，励文伟，周 盛

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315010）

2008年冰灾后各地加强了对铁塔承载力、融冰技术等方面的研究[1-3]，但在冰灾期间面对线路不断跳闸，采取何种策略保护主网安全，防止发生大面积停电事件的分析甚少[4]。2013年1月上旬，宁波电网遭遇了连续的雨雪冰冻天气，220kV及以上电力线路跳闸频繁，电网安全面临严峻考验。自然灾害无法避免，本文着重研究如何在面对冰灾时将电网损失降到最低限度，应用正确的策略保证大电网安全[5-6]，具有现实意义。

1 电网冰灾成因及常见故障类型分析

宁波电网冰灾成因主要有：

（1）宁波地区处于沿海丘陵地带，高压线路“翻山越岭”现象普遍，环境相对恶劣，冰雪天气下高耸的树木也对电力线路构成了严重威胁。海拔越高，风速越大，单位时间内向导线输送的水滴越多，覆冰也越严重[1]。

（2）北方冬天气温始终在0℃以下，冰雪难以融化，所以一般不会酿成较大的灾害；而南方空气中水分含量多，雪以湿雪为主，易凝结成冰，且冬天气温徘徊在0℃左右，往往线路上的雪还没完全化开，天气又降到0℃以下，如此循环往复使线路上的冰越来越厚。

（3）随着经济的发展，电网规模不断扩大，电网负荷的增加是必然趋势。

（4）除冰手段缺乏，新技术进展缓慢，应用范围不广。例如融冰技术只是试验性开展，还不具备广泛应用的条件。

电网的各类冰灾中，电力线路具有点多、面广、线长、暴露在野外的特点，在冰雪灾害侵袭下较变电站内的设备更易受到损坏。线路故障的主要原因统计如表1所示。

2 冰雪天气来临前的应对策略

2.1 负荷及气象预测

电力部门需要根据天气预报做好负荷及主要影响范围预测。天气方面重点关注气温情况，是否有雨雪等天气要素，将天气预报与电力部门应急措施结合，增进部门之间的资料共享[2]。根据主网线路地理走向和海拔高度分布，做好主要受灾地区判断。

表1 线路故障原因统计

2.2 做好事故预案

利用线路在线监测装置做好预警工作，各部门分别做好针对性预案，例如：调度部门主要考虑断面负荷控制并做好设备“N-1”预案；营销部门做好与大用户沟通工作，及时提醒电网可能存在的威胁，指导用户提前做好应对措施及错/避峰方案；线路队成立线路巡查小组，加强对输电“大动脉”巡视工作；送变电成立应急抢修小组，随时准备出车抢修突发故障。

2.3 合理安排检修计划

除了设备复役等倒闸操作外，暂停执行其他未开始的计划内工作，推迟检修计划，取消高风险计划操作。电网在发生故障跳闸、系统薄弱情况下，禁止人为停役正常供电线路。

正在进行的计划工作，如果能提前复役且设备具备复役条件，则考虑提前复役，甚至可取消部分未完成的工作计划。

2.4 加强发电管理

推迟机组检修计划，保证足够的事故备用容量。同时，加强对电网受灾区域内的计划检修管理，目的在于提高供电可靠性。

2.5 安排应急值班

重点枢纽变电站、重要负荷变电站、存在重要缺陷隐患的变电站应恢复有人值班。因为具体的保护信息，如故障测距、相别、一次设备情况等重要信息仍需在现场查看，恢复有人值班可以迅速掌握现场设备情况，提高事故处理效率。

2.6 落实技术资料

对区域电网内的重要用户名单，区域电网接线图、地理接线图，事故拉电序位表，超电网供电能力限电序位表，设备输送限额等技术资料进行更新，确保可用。

2.7 落实抢修物资

根据历年抗冰灾经验，针对可以预见的线路故障类型，如铁塔变形、导线/光缆断落、防震锤损坏等，提前落实抢修物质，缩短线路抢修时间。

3 电网抗冰灾对策与措施

由于冰灾来势凶猛，影响范围不断扩大，许多电力设施覆冰严重，会有多处线路发生断线、跳闸甚至倒塔 （杆），使电网网架结构受到严重破坏。此时调度部门的主要任务是确保主网安全稳定运行，确保重点单位、高危企业以及人民群众生活用电[8]。

3.1 滚动修改“N-1”事故预案

采用滚动修订事故预案的方法，根据电网运行方式的变化、抢修进度的变化，及时对预案做相应修改。内容应针对受灾电网薄弱点，一般制订单一故障情况下的电网事故处理预案，不同电压等级主供线路应按电压等级高的线路跳闸后引起其他线路超限做预案，同一电压等级按线路输送限额高的线路跳闸导致限额低的线路超限做预案，变电站内按事故后造成后果最严重的设备跳闸做预案。需要做事故预案的故障类型见表2。

表2 “N-1”事故预想类型

3.2 调整运行方式防止电源点过于集中

例如：对500kV变电站220kV母线来说，主变压器220kV开关与联络线均视作电源点。为防止电源集中在同一母线上，可采用倒排操作以确保电源点合理分布在不同的母线。

3.3 及时对重要线路组织强送

查明变电站内无故障、一/二次设备完好后，可以立即对线路进行一次强送，防范线路连锁跳闸可能引发的大面积停电。如果线路已在巡线中，强送时要注意及时告知巡线人员，防止线路断线落地情况下强送对附近人员造成危险。强送电源选择远离电厂、远离故障点侧，减少线路再次故障跳闸对系统造成的影响。

3.4 防止电网联络线超稳定限额

线路的稳定限额一般以线路额定限额的1.3倍考虑（可根据运行年限等情况适当调整），必须在半小时以内控制到额定限额以下。图1中虚线部分代表受灾线路已跳闸，区域电网A与主网B之间仅剩1条500kV线路ab和1条220kV线路ce联络，这时需要进行ab线跳闸的事故预想，跳闸后ce线不得超额定限额的1.3倍。

图1 区域电网示意

3.5 制订负荷控制措施

（1）受灾区域电网内发电厂应根据联络线路稳定限额情况调节出力，超稳定限额时加大出力，输送负荷远低于稳定限额时减小出力，甚至停机，以节省燃料。合理安排发电厂机组检修计划，由受端电网区域的发电厂机组顶峰发电。

（2）由营销部门安排大用户进行错避峰，因为设备故障跳闸时对电网造成的冲击容易引发对电能质量敏感用户的生产设备跳闸。有自备机组的用户应尽量使上网线路保持零功率交换。

（3）将事故区域内的电网负荷转移至安全区域。如图1所示，考虑将受冰灾较严重的区域电网A的负荷转移至主网B的区域内。

（4）极端情况下区域电网与主网之间只剩1回通道时，应控制联络通道潮流为零。图1中ab线和ce线中任一线路跳闸后应控制另一线路潮流为零，使A网内发供电平衡，即使联络线跳闸，区域电网也能自动稳定运行，不至发生频率崩溃。同时确保区域内低周、低压减载装置投入，并根据装置容量和联络线负荷进行核算，做好区域电网与主网解列预案。

3.6 单电源220kV变电站做好防全停技术措施

可以考虑安排站用电倒送路径及电源点，必要时配备发电车。采用220kV变电站之间110kV联络线作为倒送电源（见图2），可以转供部分负荷减轻设备重载压力或备用重要负荷。

图2 倒送电路径示意

3.7 保护通道迂回

合理采用备用保护通道，确保保护正常运行。由于冰灾期间许多复合地线及光缆被压断，所以需要启用可靠的迂回通道来保证纵联保护通道畅通完好，防止线路因失去主保护而被迫停役，如图3中ce线的OPGW中断后，可从ef线和fc线迂回。

图3 保护通道迂回示意

4 其他注意事项

（1）根据地理图注意检查线路跨越情况。

做好抢修期间人身安全保卫工作。不同于一般时期的电网检修，冰灾期间抢修有其特殊性，需要考虑故障抢修线路是否跨越低电压等级线路，若线路断线掉落至下方被跨越线路上，将导致线路抢修人员触电事故，因此应及时陪停相关线路。线路强送时亦要考虑此情况，如图4所示。

图4 220kV线路跨越110kV线路示意

（2）利用自动装置倒负荷。

冰灾造成图1中区域电网A部分主供线路跳闸后，变电站之间系统联络进一步削弱，正常可以合环倒负荷的操作在此时必须慎重，应查看联络线是否断开，是否存在长距离、大环路合环，防止出现弱电磁环网，此时需进行潮流计算做进一步确认。解决方法有：采用停电倒负荷的方式，即先拉后合，此方法一般适用35kV及以下线路且没有配置备自投装置的变电站倒负荷；利用站内线路备自投装置倒负荷时，因人工操作备自投动作开关会闭锁备自投装置，所以应采用拉开电源侧线路开关的方法，一般110kV备自投动作时间为4 s，仍有短时失电过程。

5 结语

预防冰灾要做好负荷预测、事故预案、合理安排检修计划等措施，冰灾期间应做好事故预案滚动修改、确保区域联络线不超限额等工作。2013年1月上旬，宁波电网因罕见的雨雪冰冻天气造成输电线路覆冰严重，线路跳闸事故频繁发生，电网稳定运行和电力可靠供应面临巨大的挑战。本文中的实战处理经验在抗灾抢修中取得了良好的效果，保卫了大电网的安全运行。

[1]胡毅.电网大面积冰灾分析及对策探讨[J].高电压技术,2008，34（2）∶215-219.

[2]刘平原，何宏明，潘春平.广东电网2008年冰灾调查分析及其防御措施[J].广东电力，2010，23（3）∶34-38.

[3]杨永全.近年电网冰灾事故分析及抗防对策[J].电力建设，2008，29（9）∶35-37.

[4]郭恒，马俊.中国电网大规模冰灾事故调查及分析[J].重庆电力高等专科学校学报，2010，15（4）∶28-31.

[5]丁军策，苏寅生，李建设，等.冰灾期间电网运行特点及应对措施[J].南方电网技术，2008，2（2）∶23-26.

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[7]侯慧，尹项根，陈庆前，等.南方部分500kV主网架2008年冰雪灾害中受损分析与思考[J].电力系统自动化，2008，32（11）∶12-15，38.

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