暴雪强冰灾后电网重建应抓住的要点

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　　1　引言
　　
　　2008年1月中、下旬发生的，50多年一遇罕见的极端恶劣天气的暴风雪再度对我国南方电网、华中和华东(部分)电网安全运行构成威胁，发生大面积电网瓦解。长江以北我国大部地区又出现了10多年来最大的全天大雾、大雪天气；秋末及冬、春季节因大雪、大雾天气高速公路封闭、机场航班延误每周皆有报道……。2007年3月3日至3月6日，正值全国政协、人大两会在北京召开之际，东北、华北、华东等我国北方及东部地区，突遇有气象资料记录以来春季最严重的寒潮和暴风雪袭击，辽宁、吉林等东北大部分地区持续大风、降雪时间长达40h以上，地面积雪普遍在20cm以上，机场和高速公路关闭48h。恶劣天气严重袭击了东北电网的大部分变电站，积雪深达50cm、线路结冰、绝缘子积雪(冰)闪落，多条500kV、220kV线路跳闸，多个变电所全部停电，辽宁电网的多个发电厂与系统解列。作者曾结合2007年春东北电网雪灾事故进行探析，以期得到同行业工作者的重视，然而……
　　暴雪强冰一年2次严重侵犯电力系统，本次对电网的袭击是十分罕见和严重的。在事故发生前，气象部门做了较为准确的预报，电力企业也作出了相应的处理准备，然而，令人遗憾的是，恶劣天气的影响和事故处理的经过与结果，同我们启动的恶劣天气事故处理预案的理想结果尚有不小的差距，惨痛的事故教训极其深刻，究其原因，令人深思。
　　
　　2　试析暴雪强冰恶劣天气造成的危害
　　
　　根据近几年的安全生产通报统计发现，每年的秋末冬初和初春季节受北方寒流南下影响，西北、华北狂风肆虐，尘砂飞扬；春夏两季，沿海台风暴雨连绵。恶劣天气造成我国区域性的、或大面积停电事故连年发生。在每年的2、3月份或秋冬季节东南沿海的暖湿气流北上与北方南下的冷空气遭遇在华北、华中和长江中下游地区上空，使干冷、干暖的气候转为湿冷、湿暖的雾湿和小雨气候，各区域电网都曾因电网污闪事故、造成变电站全部停电，污闪事故蔓延；覆冰压断线路、绝缘子串断串落地；支柱绝缘子断裂、狂风倒塔；雨水渗入断路器控制机构、设备跳闸；雾湿空气进入室外高压断路器端子箱、控制箱等发生二次回路受潮短路、继电保护或断路器误跳闸的事故通报年年传出。气象因素导致系统事故出现“多米诺”骨牌现象以致影响到京、津、唐电网，区域性大面积停电等，造成较大政治影响，险些发生系统崩溃瓦解，给电力系统的安全运行带来巨大风险。
　　
　　3　暴雪强冰恶劣天气导致事故跳闸的原因
　　
　　雨雪、雾湿气候条件下导致断路器误跳闸的原因是：断路器机构箱、端子箱密封不实，控制电缆进出箱体孔洞未用防火泥等材料密封，使箱体内部空气与外部雾湿水分发生虹吸，水蚀控制回路；控制箱、端子箱防潮加热器损坏或未及时投运等。
　　西北、华北冬末和初春季节环境气温零度以下、且多日持续降雪，北方的强冷空气与南方的暖湿气流交汇在该地区上空，暖湿气流所含水分遇冷成雾、雪、冰晶，落覆电力线路，覆冰加厚，应力改变；在低温的气象条件下，风力加剧架空线路的振动和“舞动”，架空线路在悬点处反复被拗折，引起金属材料疲劳，导线断股、甚至断线；狂风引起电力线路持续大幅摆动或震动，容易引起相间闪络跳闸，或烧伤导线等严重设备事故；绝缘子金属部分长期疲劳，遇强风催蚀“舞振”断裂，绝缘子覆冰闪落接地、以至引发倒塔等。
　　自改革开发以来，国民经济同电力系统一样发生了巨大的变化。公、铁路建设四通八达，交通工具尾气排放严重污染环境；化工企业、冶金和水泥、陶瓷行业的工厂如雨后春笋遍布城乡，处于城郊结合部与发电厂、变电站相临的污染排放大户，烟尘排放加剧了空气中盐尘物质的密度；经济发展、电力先行，设备污闪、污秽的外绝缘设计、配置偏低或设备更新改造不能与环境变化同步进行；部分在运的绝缘子是低爬距、高劣化、易污闪的设备；无法控制的灾害性的浓雾、雨湿天气使空气发生湿沉降造成绝缘子表面盐尘密度短时快速增加，降低了设备的污闪电压等。以上是发生电力系统污闪事故的“导火索”。
　　
　　4　暴雪强冰恶劣天气袭击电力系统的对象
　　
　　恶劣气候首先袭击的是室外设备，高压线路、断路器、电流互感器、电压互感器，大型电力变压器等。高压线路的防冰和绝缘子防积雪在突发事件时是无法抗拒的，但其它室外电力设备是有一定预防措施，可以减轻、减缓甚至免除灾害袭击的，这就要科学合理的预案和处理措施，不能纸上谈兵，否则承载冰灾雪害在所难免。
　　
　　5　电力网络的重建与防范措施
　　
　　5．1 重建时变电所值班人员配备要合理
　　通常情况下，高等院校毕业的学生被电力系统聘任以后，绝大多数放到基层学习锻炼，安排到高压变电站值班，虽然他们责任心强，技术理论的基本功也扎实，但缺乏最基本的处理突发事件和事故处理的经验；个别情况甚至面对灾害性雨雪天气不知道室外设备巡视检查的关键和重点；电力系统仿真培训在目前情况下也还不能完全对气象事故进行仿真演练；平时的反事故演习针对性不强或者不到位。此刻面对突发事故，处理和应对难以得心应手。所以在人员的配备方面既需要有技术理论扎实的高等院校毕业生，更需要适当配备有多年生产实践经验的专业技术人员。雨雪袭来，一定要及时清扫设备通道上的积雪，即便是夜间没有操作和检修工作，也必须将巡视通道和变电站出入通道上的积雪清理干净，2次事故教训之一，就是变电所积雪过深，工作人员无法或不能及时赶到设备现场检查处理，极个别变电所由于通道被积雪阻隔，无法得到及时救援，出现了不该发生“行路难”的困顿局面，建立定时的积雪清扫制度是事故处理出行的基本条件。
　　
　　5．2　重建后加强高压断路器的事故防范
　　高压设备的检查与巡视，在寒潮袭来前夕，提前对室外高压电气设备巡视；在暴雪天气发生以后及时抄录高压开关站电气设备在线监测数据，如避雷器的泄漏电流值，与正常值进行比较，做到设备缺陷和事故隐患及时发现、及时处理。对有表面放电或电晕现象严重的绝缘子和主绝缘套管，要做好详细记录，以便于天气好转时落实绝缘子清扫、涂长效防污涂料、加装(更换)硅橡胶伞裙或更换防污闪绝缘子等措施，提高设备防污闪能力。要尽量保持全方式运行，减少室外高压电气运行设备的倒闸操作。及时将断路器控制箱、端子箱柜门关实，密封不严的要加橡胶封条或其他密封材料封实。测试机构箱、端子箱加热器，发现损坏立即更换，做好高压断路器事故处理预案。对于SW型系列断路器及其CY(液压)型操作机构，灭弧介质和操作系统全是液体的，在环境温度大幅度降低时，油管道的法兰和阀门的密封垫圈容易发生渗漏油现象，所以要及时投入断路器的加热器，在正常检查时，要根据加热器运行位置指示确认加热正常；对220kV电压等级LW□□－252型配CQ6－I气动操作机构的六氟化硫(SF6)系列断路器及 其气动式操作系统，同样在环境温度大幅度降低时，高压操作空气管道的法兰和阀门的密封垫圈也容易发生渗漏气体现象，在寒冷气候下，用手模外壳和红外测温仪检查自动投入的加热器、手动投入的加热器是否运行正常，有一种型号为ST－409A／220V／250W(100W)型的加热器非常容易损坏(安徽北部某发电厂2006年冬季更换了30多只该型加热器)，损坏了的要及时处理和更换，更换之前要做好充分的准备，保证在最短时间工作结束；在寒潮袭来或大雪进行时，尽量不要更换加热器或渗漏消缺，否则，机构柜门打开，冷空气或潮湿介质进入，使机构温度进一步降低，容易发生端子短路，管道低温爆裂，发生人身伤害。
　　
　　5．3　重新投入运行的主变压器油管道和冷却系统是重点检查与巡视要点
　　要对普通冷却方式的变压器，与强迫油循环导向冷却的变压器加以区别，强迫导向油循环冷却的变压器要保证最基本的冷却器运行组数，以防止变压器线圈局部过热，绝缘老化，影响设备寿命。
　　
　　5．4 值班生产调度及运行负责人及时消化生产信息异常重要
　　应针对天气和运行方式向生产岗位详细交待注意事项。值班负责人应根据自身专业特点，结合天气及运行方式，做好高压断路器事故处理预案。系统发生大停电时，突然有大量的信息涌入电力调度中心，调度值班人员将淹没在信息的海洋中而不能迅速研究情况。同时大量的警告信号进入中央调度室的计算机监控系统而无法消化，因而在事故发生后的一段时间内无法加以利用。所以从某种意义上讲，现代调度系统愈集中，就愈可能拖延恢复系统的时间。通常调度指挥人员大多相对缺少处理系统大停电事故的经验。系统大停电事故对每一个调度运行人员来说，都极少遇到。事故当时气氛紧张，却又要求在短时间内作出正确判断，下达正确而可行的操作命令。根据国内和国外大停电的成功恢复案例分析，调度人员根据电网的实际运行情况，总结大量的经验和教训，事先制定好相应的应急对策和恢复方案，对于尽快恢复系统负荷、尽量减少停电损失具有十分重要的现实意义。如果事先没有一套完整的考虑周全的步骤可资遵循，而要求临时作出决策，就很难避免出现错误，拖延系统恢复的时间，而且在有的情况下，如果处理失误，甚至会造成新的重大设备损坏事故。因此通过对黑启动恢复方案的制定及学习贯彻，可以使电力各级生产调度人员得到系统的、全面的业务培训，以提高对电网突发恶性事故的应急处理能力，
　　
　　5.5　重建的电力工程在设计，施工方面应注意的问题
　　在重冰区的线路，设计时应考虑按30mm冰厚验算杆塔强度、最小安全距离及对地距离等。本次事故后查验，个别铁塔未按30mm冰厚验算杆塔强度，部分铁塔局部结冰厚达60mm，“脊梁”要能“不负众望”；连续上、下坡的直线杆塔，应验算对地和对杆塔构件的最小安全距离。电力线路安装防冰环(或防冰球)，既按导地线的截距、截面及档距设计安装防冰环(或防冰球)，以控制导线的旋转或脱冰跳跃。建立线路溶冰站，在冰区线路安装溶冰变压器，利用大电流，使导线发热溶冰。采用复合导线法，使线路自除冰。
　　“风力资源”优越的地区，架空线路安装防震装置，以吸收或减小震动能量：采用防震锤和阻尼线，将震动限制在不损坏线路的无危险程度；设计时采用耐震性能强的线夹等金具；使用护线条，降低架空线路的静态应力，增加刚度，提高导线耐震能力。不同的风口位置安置的防震锤数量、型号和具体位置引架空线路导线截面的档距的不同而各有差异。
　　
　　5．6　重建后运行巡视与管理方面应注意的问题
　　发电厂和变电站值班人员，应结合天气特点，根据气象预报提前对室外高压电气设备巡视；在雨水、雾湿天气发生以后及时抄录高压开关站电气设备在线监测数据，如避雷器的泄漏电流值，与正常值进行比较，做到设备缺陷和事故隐患及时发现、及时处理。对有表面放电或电晕现象严重的绝缘子和主绝缘套管，要做好详细记录，以便于天气好转时落实绝缘子清扫、涂长效防污涂料、加装(更换)硅橡胶伞裙或更换防污闪绝缘子；使用有憎水性的RTV涂料对绝缘子防冰效果明显，升压站电瓷设备要使用复合材料绝缘套改善外绝缘，安排憎水性试验，以检查绝缘性能等措施，提高设备防污闪能力。暴雪强冰恶劣天气，要尽量保持全方式运行，减少室外高压电气运行设备的倒闸操作；对已经结冰严重短时不能消除的线路要转移负荷或线路停电，以防事故跳闸发生“骨牌”效应。及时将断路器控制箱、端子箱柜门关实，密封不严的要加橡胶封条或其他密封材料封实；定期测试机构箱、端子箱加热器，发现损坏立即更换。值班生产调度及运行负责人应针对天气和运行方式向生产岗位详细交待注意事项。值班负责人应根据自身专业特点，结合大雪雾湿天气及运行方式，做好较全面地事故处理预案。
　　
　　5．7　重建时主绝缘的考量方面应注意的问题
　　首先各级管理部门要对预防恶劣天气的设备管理工作有一个客观的认识。依据原部颁《电力系统电瓷外绝缘防污闪技术管理规定》的有关规定进行防污治理，建立设备绝缘档案，找出饱和盐密值和积污规律，密切关注运行输变电设备周边区域新增污染源，对本地区污秽等级重新进行评定，分级绘图，对照治理；做好绝缘监督和预防性试验工作。在目前资金和基础条件较好的地区，依据盐密污秽分布和“绝缘一步到位、适当留有余度”的原则，安装或更换高强度防污型绝缘子或者免检零免维护免清扫的合成绝缘子，对重要线路进行“增爬”改造；沿海地区安装耐污性能较强的钟罩型防污绝缘子；内地工业污秽严重的地区配置双伞型防污型绝缘子；对于个别容易发生冰闪的地区，还要适当增加安装大盘径伞裙绝缘子，以阻断融冰形成的水帘而发生冰闪。近期不能更换绝缘子的防污闪能力较差的设备，定期进行“零低值”的测试与统计工作。
　　加强定期清扫工作，首先对运行人员发现在雨雾天气有表面放电或电晕现象严重的绝缘子和主绝缘套管进行清扫，特别是新建电厂，本单位没有检修公司的电厂发包清扫工程要保障清扫质量；对外包清污、维护任务重、工程量较大的线路设备验收要从严把关，因聘请素质不高、责任心不强的临时工清扫后依然发生污闪的事故要尽力杜绝。若及时清扫难以实现，要在设备停役时检查，污秽及时清扫，避免污垢盐尘积累；以及安装硅橡胶增爬裙，该防污裙是由硅橡胶、氢氧化铝等材料高温硫化成型，其具有良好的耐电弧性、气候适应性和绝缘性能，已经安装了增爬裙的及时检查，将损坏部分适时更换，确保绝缘子受污和受潮条件得到根本改善，延长沿面放电距离，这项工作虽然工程量大，但对污水、鸟粪等的防污效果较好；尽早联系上级调度部门，设备停役，涂试防污闪硅油、硅脂或长效防污闪涂料，以提高设备污闪电压，增强绝缘子表面憎水防潮性能，扼制绝缘子的泄露电流。个别设备也可采用几种防污技术措施同时实施。燃煤发电厂要注意减少烟囱和冷水塔对电 瓷外绝缘的污染，将水膜式除尘器改造为除尘效果较好的静电除尘或“布袋”式除尘设备，这不仅利于本身的污源防治，也有利于大气环境的改善，对输变电设备周围污染较重的单位，要取得当地政府的支持予以制止。
　　对于已经采取了污闪防范技术措施的设备，还要密切观察运行效果，注意在线监测数据的变化，夜间空气潮湿时熄灯检查设备表面放电和电晕放电情况，利用红外测量仪器检查设备温度变化情况，通过恶劣天气以检验和判断防污效果并发现隐患，在下一次设备停役时予以治理。
　　
　　5．8　重建后须防犯外力破坏
　　作者在查阅《安全简报》时发现，某电网公司2005年上半年度电力安全生产事故有近乎一半是外力破坏引发或造成的。华东某省2005年6月份因外力破坏造成的占电力安全生产事故总数58％之巨!笔者所在的电力公司发电生产用水源线路也因外力破坏而跳闸，造成生产用水瞬间中断，险些酿成百万千瓦大型发电厂全厂停机事件。在本次雪灾事故抢险前线传来的消息，根据事故现场勘察，在首批倒塌的电力塔架(绝大多数处于偏远或缺乏监视的区域)，都不同程度、或多或少的受到外力破坏，屡屡发生的外力破坏电力生产事故是如何发生的，如何预防和消除，同样值得深思。
　　
　　5．9　预防和消除暴雪强冰灾害的影响
　　(1)　迅速与当地政府和新闻媒体取得联系和获取支持，大力宣传《电力法》和《电力设施保护条例》。
　　(2)　特别要加大对电力线路走廊附近群众的宣讲力度，要对电力设施周围的群众，晓知以理、动知以情，让群众知道高压电力是十分危险的，是不长“眼睛”的，绝对不能为了一时的小利，既危及了个人安全，又危害了国家利益，万一高压线路发生断落事故，电力设施周围群众或物件所有人是第一、也是最大的受害人，类似事件每年多有发生，一旦发生人身伤害事件将无可挽回!
　　(3)　有青苗或树木对附近电力设施安全有影响的，要通过多方协商或法律手段及时清除，并依据国家或当地政府相关法规给予所有人以适当补偿。
　　(4)　加强专业护线队伍和群众护线队伍的建设，强化责任的落实和考核，加强线路运行维护，在特殊季节增加线路巡查次数，并加挂警示牌。对高压电力线路附近有工程施工的要及时下达《安全注意事项告知书》，对施工可能危及电力线路安全的施工工地送达《消除隐患通知书》，告知当地政府，取得执法部门的协助并派人监视工程施工。总之，只要我们的工作得到群众的理解与支持、当地政府的配合，在执法机构的共同协助下，定能实现减少或消除电力设施外力破坏隐患的发生。
　　
　　6　结语
　　
　　行文至此，笔者已是挂一漏万。完善的措施、需要全体电力员工经常参加预演的反事故方案，以及总结本次事故的经验和教训，事先制定好相应的应急对策和恢复方案，对于尽快恢复电力系统、尽量减少停电损失具有十分重要的现实意义。如果事先没有一套完整的考虑周全的步骤可资遵循，而要求临时作出决策，就很难避免出现错误，拖延系统恢复的时间，而且在有的情况下，如果处理失误，甚至会造成新的重大设备损坏事故。因此通过对系统解列或瓦解后的恢复方案的制定及学习贯彻，可以使电力各级生产、调度人员得到系统的、全面的业务培训，以提高对电网突发恶性事故的应急处理能力。
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