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福建电网应急管理系统灾害的综合整治

提示:

福建省电力有限公司踏踏实实地做了大量综合防灾减灾工作:修订全省污区分布图,制定其他自然灾害灾害分布图;开发变电站、输电线路和电缆在线监测系统;对输电线路抗风与防雷设计进行了研究;对综合防雷技术进行了卓有成效的研究与应用;研发应用了新型绝缘子;对地质灾害调查及研究了综合治防的措施;研究实施火烧山高阻

    福建省电力有限公司踏踏实实地做了大量综合防灾减灾工作:修订全省污区分布图,制定其他自然灾害灾害分布图;开发变电站、输电线路和电缆在线监测系统;对输电线路抗风与防雷设计进行了研究;对综合防雷技术进行了卓有成效的研究与应用;研发应用了新型绝缘子;对地质灾害调查及研究了综合治防的措施;研究实施火烧山高阻接地保护措施;开展了线路防鸟患工作。这些工作,为电网应急管理系统在防灾、减灾和灾害事故出现时的正确决策指挥打下了坚实的基础,使福建电网应急管理系统升华为一个真正意义的电网应急体系。

    1.修订全省污区分布图,制定其他自然灾害灾害分布图

    2007年初,国家电网公司颁布了Q/GDW  152《电力系统污区分级和外绝缘选择标准》(简称新企标),并要求各省网公司年内完成按新版污区图的修订和绘制工作。福建省电力公司在原《福建电力系统污区分布图(2005版)》的基础上,根据污湿特征、运行经验和外绝缘表面污秽度3个因素综合考虑,确定划分本地区污秽等级并绘制污区图,当三者不一致时,以运行经验为决定因素。根据该省地理地貌、气象条件、污源分布,盐密测值及运行经验,将省电网污秽等级区域划分如下。

    (1)2005版污区图4级污区、宁德地区、福州福清地区的近海岛屿,漳州地区沿海岸线1km地区及沿海岛屿可直接受到海风侵袭,电网一般受到盐雾、沙丘、盐碱地的污染,盐密测值和污闪故障突出,一般划分为e级污区。

    (2)2005版污区图中宁德地区、福州地区的3级污区与部分漳州地区、厦门地区、泉州地区和莆田地区的3级污区划分为d2级污区。

    (3)2005版污区图中宁德地区、福州地区的2级污区与部分漳州地区、厦门地区、泉州地区和莆田地区的2级和3级污区划分为d1级污区。

    (4)2005版污区图中宁德地区、福州地区的1级污区与部分漳州地区、厦门地区、泉州地区和莆田地区的1级和2级污区划分为c2级污区。

    (5)2005版污区图中全省的0级污区、部分漳州地区、厦门地区、泉州地区和莆田地区的1级污区和内陆地区的1级污区划分为c1级污区。

    (6)2005版污区图中内陆地区划分为3级污区的区域划分为d1级污区;原2005版污区图中内陆地区划分为2级污区的区域划分为c2级污区,各地污区的范围根据人口密集程度、工矿业发展水平相应进行局部调整。

    除此之外,针对福建省电网易受自然灾害侵袭情况,还制定了全省风力分布图、落雷密度分布图、污区分布图、火灾分布图、地质灾害危险等级分布图、冰灾分布图等,为电网设计和运行提供技术参考。根据风力分布情况,针对性地提高线路、变电站防台等级;根据落雷分布情况,对易遭雷击线路采取防雷措施;根据污秽分布情况,在选用绝缘子时就考虑选择爬距长、双群的绝缘子,同时加强污秽严重区的清污工作;根据火灾分布情况,加强线路巡视和走廊清理工作;根据地质灾害分布情况,针对性地加强护坡、夯实杆塔基础;根据冰灾分布情况,选择性安装局部气象监测系统。

    2.开发了变电站、输电线路和电缆在线监测系统

    福建省电网自行开发SPM -2型变电设备在线监测与故障诊断系统,已安装变电设备在线监测的220kV变电站有40个站,还有一批实现巡检监测的110kV变电站,实现运行设备健康状态在线监测。

    建立了重要输电线路和电缆实时监测系统。18条线路45个点安装了导线温度、环境温度和光照强度监测系统;12条线路15个点安装了绝缘子泄漏电流、脉冲次数、温度、湿度和电池电压监测系统;3条线路安装了视频、1条线路安装了振动监测系统、2条线路安装了风偏监测系统;1条电缆安装了温度和绝缘监测系统。全省九地区大部分110kV及以上变电站安装视频监视系统。这些信息均已集成到电网应急管理系统,如图10.42~10.44所示。

主变状态监测系统现场安装

    10.42    主变状态监测系统现场安装

电缆光纤温度监测系统主机

    10.43    电缆光纤温度监测系统主机

电缆光纤温度监测现场布置

    10.44    电缆光纤温度监测现场布置

    3.对输电线路抗风与防雷设计进行研究

    福建省电力有限公司根据历史数据初步研究了台风的动力特性,绘制了沿海各县的最大风速图,对沿海线路工程的抗风设计具有重要意义;抗风塔典型设计:完成了沿海地区220kV~ 500kV输电线路铁塔典型设计,并大量应用于沿海工程,有效提高线路抗风灾能力。

    2007年,共完成220kV李鼎Ⅱ路、角李Ⅱ路、池三线、马富线、沙列线、玉仙线、井清线、湖官Ⅱ路、晋宝线、罗清线、井惠Ⅱ路、石惠Ⅲ路等线路合计155基塔的跳线串防风偏改造任务,至此,已全部完成该省电网220kV - 500kV线路“干”字塔和转角度数大于45°的防风偏改造工作。

    4.对综合防雷技术进行了卓有成效的研究与应用

    1)研究500kV线路降低雷电跳闸率措施

    福建省电力有限公司通过运用地理信息系统,对福建省历年来所有500kV输电线路雷害故障杆塔的地形、地貌等详细地形信息进行综合技术分析。发现了500kV输电线路雷害的基本规律,即发现雷害故障杆塔绝大多数都是在山坡外侧,绕击是该省超高压输电线路雷害的主要形式;地形因素(山坡倾斜角)导致等值保护角显著增大,是引起绕击增加和雷害频发的根本原因,并提出了按现行设计规范( DUT 5092-1999)设计保护角无法满足山区线路的防雷需要,要改善山区超高压线路的防雷效果,必须大幅度降低杆塔保护角的观点。

    他们通过建立实物缩小比例(1:40,1:801160)的模型塔,进行了大跨越、斜山坡、斜向雷电先导等雷击放电模型的模拟试验,证实了山区斜坡、大跨越等因素是导致绕击率明显上升和线路雷害频发的主要原因,提出了采用负保护角等建议。

    他们研究了新型塔B1设计参数,第一次将负保护角应用于工程设计。

    他们对我国现有各项输电线路的防雷措施,例如,不平衡绝缘、耦合地线、线路避雷器、提高绝缘水平、改进接地、深孔接地极、降阻剂等措施进行了全面总结、评价,同时就3根地线的防雷理论进行了研究。

    该课题研究成果所揭示的500kV输电线路雷害的特征、规律和所得到的实验数据、研究结论、意见与建议,对该省乃至全国改进、优化输电线路设计及开展输电线路防雷工作,具有重要的指导与借鉴作用。

    2)研究在运输电线路雷害综合治理方案

    福建省电力有限公司以省电力试验研究院、宁德电业局、福州电业局、三明电业局、厦门超高压输变电局以及南平电业局共6个参加专题研究在运输电线路雷害综合治理方案,制定了针对性的应用措施。

    2007年,完成了110kV~ 220kV梧洪线、水越Ⅰ线、水塔Ⅱ回、水闽Ⅰ回、红口线、厦李Ⅰ路,池Ⅲ线、芹周线共231基可控避雷针的安装;完成了110kV~ 220kV水塔Ⅰ回、闽建线、玉惠线、翔龙Ⅱ路、马富线华福线共359基防绕击避雷针的安装;完成在110kV~220kV城院Ⅰ、Ⅱ回、东凤线、兰烟线、兰甘线、棉旧线、平庄Ⅱ路等线路安装线路避雷器72台:110kV华富Ⅱ线易击段22~45号杆档架设耦合地线。

    2008年,宁德电业局确定了以220kV白甘线为治理对象,确定了以线路避雷器为主要技术手段,共安装98基塔,224支避雷器。福州电业局则确定了以220kV水塔Ⅰ线为治理对象,以线路避雷器为主要技术手段,42座杆塔安装87组线路型避雷器;适当结合少量侧针的应用形式,对水塔Ⅰ回1号~135号线路铁塔进行防雷改造,对220kV水塔Ⅰ回136~ 160号共25座杆塔安装防绕击侧针。三明电业局确定了以220kV马富线为治理对象,以线路防绕击侧针为主要技术手段,全线187基杆塔安装防绕击侧针。厦门超高压局根据500kV后沧Ⅰ线的特点,以防绕击侧针为主,共安装1762支防绕击侧针。

    3)研究建立与输电线路防雷相关的参数数据库

    福建省电力有限公司以福建电网雷电定位系统2001-2005年测量数据为基础,借鉴了我国其他省网系统测量数据,并结合1993-2005年福建省气象观测资料,对福建省雷电分布特征及雷电参数进行了系统研究,建立了有代表性雷电基础信息库,结合大范围的雷电信息数据的回归分析,找出雷电活动的规律,总结出雷电分布概率曲线,落雷密度等特征参数,并提出合理且适用的数学模型及其表达式。

    他们提出了基于雷电定位系统测量数据的统计分析办法,具体包括测量数据统计样板库的建立、与气象资料的比对、网格法求取雷电日以及对线路走廊雷电日参数的统计等。其中雷电日的网格统计法是国内首次提出。

    他们首次提出了福建地区不同于人工观测雷电日、地闪密度、雷电流幅值累积概率分布、正负极性比率、回击数等雷电参数及其在福建地区的分布特征。

    课题组根据实测数据发现福建省雷电流幅值累积概率分布与相关规程公式有明显差异,回归得出了雷电流幅值累积概率分布曲线,为输电线路防雷保护的差异化设计提供了参考依据,对福建电网的防雷防护设计具有重要的参考价值。

    4)升级改造全省雷电监测定位系统

    他们对福建省电力有限公司自建的雷电监测网原有的9个探测站进行运行状况检测和评估,提出搬迁福州、宁德、莆田、南平、三明5个站(4个站不搬),新建上杭、宁化、德化、浦城、周宁、闽清6个站的改造方案,并完成实施。现在的雷电监测定位系统已有15个探测站,如图10. 45所示。

全省增补雷电监测新站或部分老站址搬迁后的站位分布图

    10.45    全省增补雷电监测新站或部分老站址搬迁后的站位分布图

    他们改善了雷电监测定位系统管理软件,在生产管理系统界面实现雷电数据的统计分析,将相关统计结果以表格或图形的形式进行应用展示。实现全省雷电日和落雷密度的精细显示,包括广域范围的雷电日计算,落雷密度的精细化(最小1000m 一个数据点)显示或平滑处理显示。实现一体化在线雷电参数到跳闸率指标的统计运算,可根据用户设定,对全省、地区局各等级线路的综合跳闸率当年、历年数据的统计和累计,并实现每条线路跳闸率单独统计。

    5.研发应用了新型绝缘子

    福建省电力公司对在陶瓷绝缘子表面镀光催化剂进行了研究,使之自动地利用太阳能分解绝缘子表面污垢,减少污秽在绝缘子表面的积累,使绝缘子表面自动保持洁净,从而提高其抗污闪能力,如图10. 46所示。

    (1)研制开发出适用于陶瓷高压绝缘子用的光催化剂。

    (2)研制出光催化剂在绝缘子表面的制备工艺,即绝缘子表面经清洗、干燥、涂覆光催化剂、热处理等工序制备光催化薄膜。

    (3)根据电气性能的变化得出绝缘子表面光催化剂的最佳固体涂覆量,XWP - 70型绝缘子为(30~ 60) mg/个,即(1.65~3.3)mg/dm²。

    (4)光催化薄膜具有良好的光照分解水彩和变压器油等有机物能力,这种作用还体现在高压电场中。

    (5)光催化高压绝缘子的制备过程中光催化薄膜的固化温度(不大于400℃)远低于绝缘子的烧制温度,不会影响绝缘子的机械性能。

    (6)光催化薄膜具有良好的耐酸、碱、盐等化学腐蚀性,同时具有一定的耐磨性,膜的磨损量小于0. 01g

    (7)50%雷电全波冲击闪络电压试验和工频湿闪络电压试验表明光催化高压陶瓷绝缘子在承受雷电过电压及正常工频电压的能力不低于普通绝缘子。现场带电实挂试验后的绝缘子自然污秽闪络电压测试结果表明,绝缘子的闪络电压基本等同于普通绝缘子。

    (8)通过测量绝缘子串的介质损耗角及绝缘子表面红外测温试验表明在正常工况下光催化绝缘子的损耗等同于普通绝缘子。

    (9)现场实挂试验表明,光催化绝缘子在污染源为水泥厂的环境中不能发挥光催化膜的自清洁作用。在其他污染源下,光催化绝缘子的自清洁效果是否优于普通绝缘子,根据目前试验结果无法作出判断。

挂网运行后取下的两种绝缘子比较

    10. 46    挂网运行后取下的两种绝缘子比较

    6.对地质灾害调查研究了综合治防的措施

    20076-7月,福建省电力有限公司地质灾害课题组对全省35kV及以上电压等级线路杆塔、变电站的灾害历史和灾害隐患进行普查,得到了较为全面的一手资料。同年10-11月赴各地电业局及地灾隐患点现场,通过现场调查了解、测量等勘测手段,对各地灾隐患点进行评价分类,界定地质灾害基本类型和诱因,对福建电网常见的地质灾害类型及原因进行分析,综合考虑勘测、施工、设计等因素,根据不同的破坏形式提出相应的预防措施和治理措施。

    他们发现常见的地质灾害主要有:①土质滑坡、崩塌;②地面塌陷;③泥石流。整体上,土质滑坡和崩塌占绝大多数,其分布范围遍及全省,尤以闽中和闽北地区最密集;地面塌陷和泥石流只是零星分布。如图10. 47、图10. 48所示。

35kV新县变挡墙被冲塌

    10. 47    35kV新县变挡墙被冲塌

220kV后富线施工弃土导致塌方

    10. 48    220kV后富线施工弃土导致塌方

    诱发地质灾害的因素主要有自然和人为两种因素。自然因素包括:地质构造、地震、大量的降雨及地表流水、溶蚀作用造成的地下空洞等;人为因素包括:人为植被破坏、坡脚取土、坡顶不当堆载、过量抽取地下水、坡上建设施工等以及由于煤炭、高岭土等矿产采空区的存在而诱发的地面塌陷、地裂等。

    构成福建省电网地灾隐患的诱因主要是人为因素。出现这些诱因的原因如下。

    (1)在勘测设计阶段,相关人员对未来可能成为地灾诱因的一些因素缺少足够的前瞻性。

    (2)在电力建设施工期间,有关方面对施工质量把关不严,导致施工质量存在问题。

    (3)在电力设施运行期间,附近的其他建设施工破坏了原有地形,从而构成地灾隐患。

    为防止和减少地灾发生,在以后的电网建设过程中,有必要采取以下措施。

    (1)加强勘测设计。在建设前期,应对拟建的电力设施对地质环境构成的影响要有更精细的分析论证,及时了解当地的城乡建设规划。

    (2)完善施工现场质量管理。经验证明,大量的质量细节仅通过竣工验收往往无法把关,对于边坡的治理、填土的碾压、排水系统的施工等细节应严格按土方工程规范要求加强现场的施工管理和监理,对施工弃土应当严格按设计要求堆放。

    (3)在运行过程中,除加强巡检外,有必要建立完善的预警机制。对一些危及电力设施安全的施工、取土行为应当及时有效制止,与地方政府及相关部门应建立及时的联动机制,共同维护电网的安全。

    迄今,已对全省电网71个灾害点进行整治。

    7.研究实施火烧山高阻接地保护措施

    福建省电力有限公司针对火烧山成灾因子分析及特点,提出了开展高阻接地保护的规范流程,通过现场试验和模型研究,建立了与实际系统相吻合的福建各种模型,达到了项目所规定的研究目的,并在现场试运行优化、试验方法的改进等方面获得了一系列的创新性研究成果。经过性能测试试验证明,研制的样机系统功能齐全,两套“高阻接地保护装置”(图10. 49、图10. 50)已在两条110kV线路上应用。

保护装置屏柜设计图

    10. 49    保护装置屏柜设计图

保护装置操作屏

    10. 50    保护装置操作屏

    8.开展线路防鸟患工作

    福建省电力有限公司重视鸟患科学预防,采取“疏、堵”结合。2007年,共拆除鸟窝、马蜂窝680个,安装驱鸟器、人工鸟窝59台。变被动拆除为主动引导筑巢,尝试在杆塔上的安全部位安装引鸟装置的新方法,取得了较好效果。


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