2008年湖南电网冰灾事故分析-陆佳政 - 图文

湖南电网2008年冰灾事故分析

陆佳政，蒋正龙，雷红才，张红先，彭继文，李波，方针

(湖南省电力公司试验研究院，国家电网公司输电线路防灾技术实验室，长沙410007)

摘要： 本文详细介绍了2008年湖南电网冰灾过程。对冰灾中的变电设备和输电设备损失进行统计分析。指出2008年冰灾主要原因为全球气候变暖和拉尼娜共同作用的结果。线路倒塔原因和输变电设备闪络原因进行了分析。最后，给出了今后防冰工作建议。

关键词：湖南， 电网，冰灾，过程，分析 中图分类号：TM726 文献标示码：A

Analysis of Hunan Power Grid Ice Disaster Accident in 2008

Lu Jiazheng,Jiang Zhenglong, Lei hongcai, Zhang Hongxian, Li Bo, Fang Zhen

(Hunan Electric Power Test and Research Institute, Power Transmission Line Anti-disaster

Laboratory of State Grid, Changsha 410007, China)

Abstract：This paper introduces ice disaster process of Hunan power grid in 2008 detailedly. The

losses of transforming equipment and transmission equipment are statistical analyzed. It brings forward that climate warmming up and Lanina phenomenon are the cause of ice disaster in 2008. Reason of line tower collapsing and cause of electric equipment flashover are analyzed by the author. At last, suggestion of anti-ice for the future is presented in this paper.

Key words: Hunan, Power Grid, Ice Disaster, Process, Analysis.

0 引言

2008年1月中旬至2月初，湖南电网遭受了特大型冰灾，受冰灾的影响，湖南电网500kV线路33条（含直流）中，有14条（其中2条为同塔双回线路）倒塔182基，变形68基，导线断线或受损159处，地线断线或受损322处，绝缘子掉串284处；220kV线路246条中有44条倒塔633基，变形203基，导线断线或受损241处，地线断线或受损432处，绝缘子掉串36处；110kV 线路758条中有121条倒塔1427基，变形421基，导线断线或受损646处，地线断线或受损1017处，绝缘子掉串30处；35kV线路130条倒塔1064基，变形1005基，导线断线或受损1369处，地线断线或受损296处，绝缘子掉串89处；10kV线路倒杆63036基，断线47898处，损坏配变3380台，低压线路倒杆断杆330450基，断线367673处。12座500kV变电站中累计有6座发生了母线失压停运；85座220kV变电站中有32座变电站发生了母线停运、30座发生全站停运；388座110kV变电站中有120座变电站发生了母线停运或全站停运；35kV变电站438座，累计有192座变电站发生了母线停运或全站停运[1]。冰灾给湖南电网造成了巨大的损失，对全省人民的正常生产和生活造成了严重的影响，还一度影响了京广铁路湖南段的正常运行。

1 冰灾过程分析

根据本次冰灾的发展过程，可将冰灾划分为5个阶段： 1.1 第一阶段：初级阶段（1月11～19日）

受西路南下冷空气影响，湖南先自北向南出现一次强降温过程。伴随冷空气南移，在暖

湿气流的共同作用下，湖南由西北向东南先后出现降雨、雨夹雪转降雪天气，14日湘西、湘中和湘北的南部出现大到暴雪。本阶段冰情处于发展的初级阶段，冰冻从部分高寒山区开始逐步蔓延。220千伏线路短路融冰7条次，220千伏线路跳闸20条次，基本没有500千伏线路跳闸（仅19日22:40岗艾线跳闸1次）。18日艾向线47号塔横担发生变形，团大线132号～133号地线覆冰断线。19日系统最高统调发电负荷维持在1178万千瓦，日电量为2.38亿千瓦时。总的形势是，电网结构没有发生大的变化，供电能力维持正常水平。 1.2第二阶段：发展阶段（1月20～23日）

大气环流维持，湖南低温雨雪天气继续，湘北局部出现大到暴雪，500千伏线路跳闸增多。本阶段全省除常德、张家界外，其他地区冰情急剧发展，线路覆冰厚度急剧增加。500千伏线路频繁跳闸（累计36条次），500千伏网络结构受到严重破坏。220千伏线路虽然累计跳闸达89条次，但到23日停运的只有15条，220千伏网络结构受影响不大。

20日，由于输变电设备覆冰严重，线路跳闸频繁，500千伏复兴变电站和复沙I线、复沙Ⅱ线、复艾I线、复艾Ⅱ线停运，造成向长株潭负荷中心送电的“西电东送”通道中断。通过人工除冰，23日复沙I线、复沙Ⅱ线恢复送电，“西电东送”通道打通，长株潭负荷中心危机暂时解除。

1.3第三阶段：持续阶段（1月24～26日）

“南支槽”和冷空气共同影响，低温雨雪天气持续，湘南降水增多，覆冰情况加重。全省除常德、张家界外，其他地区冰情继续发展，线路覆冰继续加厚。220千伏线路第一次出现大面积跳闸，累计跳闸159条次。至26日，共有36条220千伏线路停运，电网结构受到较为严重破坏，呈现出分片运行的格局，片与片之间联系已较为薄弱，湖南电网不得已按照220千伏网络分区控制、各片平衡的策略控制。 1.4第四阶段：高潮阶段（1月27～31日）

受高空暖湿气流和地面冷空气的共同影响，27日全省大部小雪、雨夹雪、局部中到大雪。28日湘南出现大到暴雪。29日湘北、湘中气温略有回升，线路自然融冰，220千伏线路及500千伏线路出现第2次大面积跳闸。湘南地区降水增加，冰冻持续发展，大量220千伏线路跳闸。期间，跳闸次数陡增，220千伏线路跳闸472次，500千伏线路跳闸22次，大部分为融冰闪络。

29日是电网受灾最重的一天，全网86条220千伏线路跳闸，15条500千伏线路跳闸，31个220千伏厂站全停，4个500千伏厂站全停。衡阳、郴州、永州电网均出现了主网全停，湘南电网与湖南主网解列。期间，电网最大发电负荷维持在520万千瓦左右，日电量下降到1亿千瓦时。

1.5第五阶段：消退阶段（2月1～5日）

受高空低槽东移影响，湘南小雨、雨夹雪，局部中到大雪，冻雨维持，冰冻灾害持续。湘北线路覆冰消融，湘中电网冰冻灾害减弱。2月4日以后，气温回升，冰冻灾害性天气过程基本结束，进入全面抢修恢复阶段。衡阳电网于2月1日恢复与主网连接，2月5日郴州电网与主网连接恢复。

2 设备覆冰闪络跳闸统计分析

1）500kV线路覆冰期间跳闸情况。1月13日至2月4日，29条500千伏线路共发生故障跳闸126次。跳闸次数最多是牌长I线跳闸19次、江复Ⅱ线12次，跳闸达到5次及以上的有民鹤I线、复沙Ⅱ线、复艾Ⅱ线、星云线、岗复线、五民线、湘云I线。

2）220kV线路覆冰期间跳闸情况。1月13日至2月4日，220千伏共发生开关跳闸683次（含强送不成功）。

3 线路倒塔断线统计分析

因冰灾造成12条500千伏线路倒塔182基。其中：船星线56基，江城线40基，民鹤I回19基，湘云线、岗艾线各13基，艾鹤线12基，五民线、鹤云Ⅱ线各11基、复沙Ⅰ线4基、华沙线、三牌线各3基，鹤云I线1基。

截至2008年2月18日17:00，246条220千伏线路中由冰灾造成44条220千伏线路倒塔633基。倒塔超过10基杆塔的有：龙朝线106基、桐水线74基、艾向线33基、艾楠线倒塔27基、烟蒋线25基、黔平线15基、飞黔Ⅱ线13基、城烟线37基、福外I线52基、城福线51基、东朝线24基、蓉桐线22基、东塘线13基、城蓉线13基。这14条线路共倒塔505基，占220千伏倒塔总数的79.78%。

5变电设备受损情况分析

5.1设备外绝缘放电情况

500千伏云田变4台TA和1台避雷器发生了外绝缘闪络放电，220千伏朝阳变、万蓉江变发生支柱绝缘子闪络放电。各变电站在覆冰期间均出现了强烈的外绝缘表面电弧放电（见图1），在冻雨情况下，大约有10%设备外绝缘电弧放电达1/2，能形成持续稳定的电弧。

图1 变电设备外绝缘放电照片

5.2 开关设备故障统计分析

此次冰灾电网损坏500千伏断路器4台，隔离开关6台，接地刀闸8组。 损坏220千伏断路器44台，隔离开关55台，接地刀闸3组。 损坏110千伏断路器26台，隔离开关59台。 损坏35千伏开关超过50台，隔离开关25台。 损坏10千伏开关共超过50台。

5.3 变压器

220千伏玉潭变1号主变、城前岭1号主变油泵、接触器等辅助设备因覆冰损坏；宜章变1、2号两台110千伏变压器的35千伏套管损坏。

5.4 其它变电设备损坏

本次冰灾中，造成互感器、避雷器、电容器、电缆和构架等损坏情况统计如下： 1）500千伏电流互感器4台（云田变电流互感器损坏情况见图2），220千伏电流互感器6台，110千伏电流互感器1台，35千伏电流互感器4台。

2）220千伏电压互感器1台，110千伏电压互感器1台，35千伏和10千伏电压互感器损坏较多，随着统计数据的深入，数量还将进一步增加。

3）110千伏避雷器3台，35千伏避雷器5台，10千伏避雷器1台。 4）220千伏、110千伏、10千伏电容器各1台损坏。

5）220千伏电缆2根，35千伏电缆3根，10千伏电缆2根。 6）构架及附属设施损坏40多处。

图2 云田变500kV电流互感器损坏图

6 结论

1）2008年冰灾是全球气候变暖导致的大气环流异常和“拉尼娜”共同作用形成的。湖南特殊的微地形引起的微气象差异加重了线路覆冰及不均匀性。本次湖南电网覆冰严重、持续时间长，覆冰厚度达到30～60mm，对电网造成重大损失。根据冰冻发生范围、冰冻持续时间、冰冻强度、严寒期波及范围、持续时间等5项指标综合评价，此次灾害损失已达到特大型气象灾害标准，其综合强度指数已超过了1954年，为建国以来我省最强的雨雪冰冻天气，属于“50年一遇”的冰灾。

2）虽然覆冰设计标准符合国际先进水平，但对于湖南特殊气候条件，由于气象资料收集存在的不足，实际覆冰厚度远远超过设计抗冰能力。2008年初的输变电设备覆冰厚度普遍超过30mm，另受到微地形、微气象的影响，部分地区导线覆冰达到了60mm，铁塔上覆冰超过80mm，倒杆断线处覆冰厚度超过20mm，大多介于30mm～60mm之间，整个冰冻期达22天，远远超过设计抗冰值。微地形、微气象加剧了覆冰，在同一地段海拔越高覆冰越严重。

3）干弧距离偏低是输变电冰闪的主要原因。本次冰闪主要是结冰闪与融冰闪，线路融冰的时候，冰闪陡增。500千伏线路绝缘子低于覆冰闪络耐受电压，普遍偏低，易发生结冰闪和融冰闪。部分220千伏线路覆冰闪络耐受电压低，可能发生结冰闪、更易发生融冰闪。变电站少部分设备外绝缘不满足覆冰的要求，普遍存在裕度不足，外绝缘局部电弧放电严重的现象。RTV涂料不适应重冰区输变电设备上使用，部分设备因RTV涂料引起冰闪。

4）杆塔倒塌、变形和断线的原因主要是覆冰厚度远远超过设计抗冰能力。与2005年冰灾不同，覆冰厚度与海拔没有直接关系，倒塔在高、低海拔均有发生，倒塔主要发生在设计强度为15mm的杆塔，档距越大，发生倒塔的机率越大。

5）2005年冰灾后，对局部区域杆塔抗冰强度进行了加强，效果明显。2005年冰灾后，对倒塔段实施了提高铁塔设防标准，改造中，增加了一定比列的不平衡张力，缩短耐张段的距离等整改措施。在本次冰灾中，500千伏改造后的铁塔运行正常，未发生倒杆情况，220千伏铁塔只有一基受损。

6）冰冻期间采取的应急调度、短路融冰、人工除冰、灾情监测等技术措施在抗冰过程中发挥了积极的作用。

7 重点工作及建议

1）正确认识冰冻等灾害性天气的频发性。随着全球气候变暖，持续低温、雨雪、冰冻灾害性天气出现的概率将会增长。湖南2005年～2008年3年内出现了2次严重冰冻灾害天气，说明冰冻等极端天气事件在局部区域频发的可能性是存在的，我们应该正视这个现实。

2）优化和完善电网结构，增强电网抵御特大自然灾害的能力。通过电网结构的不断加强、优化和完善，降低枢纽变电站的枢纽地位和作用，达到分散事故风险，增强抵御灾害能力的目的。主

3）提高标准，按轻重缓急，通过新建或改造，建设“战略性保证通道”，逐步构建“战略性保证网架”。由于电网建设标准提高需要大量增加工程造价，因此普遍提高建设标准在经济上是难以承受的。但由于经济和社会发展对电网的依赖程度的提高，建设“战略性保证通道”，构建“战略性保证网架”，保证在一般线路受损后，战略性保证通道仍能继续运行，战略性保证网架依然完整，是保障人民生活的和社会经济发展的战略需要。

4）采用各种综合措施，提高电网防冰闪能力。全面核算各电压等级变电站内设备的冰闪耐受电压，对不满足要求的进行改造和更换；通过增加绝缘子片数，改变悬挂方式提高线路的污闪电压；坚持停电清扫或进行带电水冲洗，提高绝缘子抗冰闪能力；重冰区输变电设备不宜采用RTV/PRTV防污涂料。

5）加强灾后电网的检查、检修和技改工作，恢复和提高设备健康水平。冰灾期间大量输电线路和变电设备受损。线路倒塔、断线，开关、避雷器爆炸等损害是惊人的。普遍存在变压器受短路冲击而使绕组变形、开关由于频繁开断短路电流而引发灭弧室缺陷、刀闸机构变形造成机构卡死、杆塔轻微变形受损、导线断股和散股等损伤等。因此，必须对灾后输变电设备进行全面的检查和评价，及时安排检修和改造，恢复和提高灾后设备的健康水平。

6）充分依靠科技进步，深入开展冰灾技术研究。提高电网抵御特大自然灾害的能力，实现电网防灾减灾目的，必须依靠科技进步。国网公司党组已作出“加快研究科技减灾等问题”的部署，今后应开展如下课题研究：气象变化规律及对电网覆冰影响研究；电气设备冰闪特性研究；覆冰输电线路运行监测预警及应急措施研究；220千伏线路直流融冰技术研究；220千伏短线路交流融冰技术研究；变电站热力除冰措施研究；研究500千伏线路绝缘子除冰措施；加强加快输电线路防灾技术实验室建设，增强线路防灾研究能力。

参考文献

[1]湖南省电力公司．湖南电网冰灾技术分析报告[R]．长沙：湖南省电力公司，2008．

作者简介：

陆佳政（1969.2- ）,男，博士，高级工程师，现任湖南省电力试验研究院总工程师，国

家电网公司输电线路防灾技术实验室主任，湖南省电机工程学会高电压专委会主任委员。主要专长为高电压技术、输电线路防灾技术研究。早年毕业于华中理工大学电力工程系电机及自动控制专业，从事专业技术工作10多年来，完成科研项目近20项，主持完成国家863计划项目1项，获得省部级科技进步奖6项，湖南省电力公司科技进步奖6项，累计发表学术论文40多篇，并在1999年赴英国完成高级访问学者研究。

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