配电线路台风受损原因及风灾防御策略分析

配电线路台风受损原因及风灾防御策略分析

(国网浙江苍南县供电有限责任公司灵溪供电所浙江温州325800)

摘要:供电可靠性与配电线路运行是否稳定有着密切的关系,但在我国沿海地区台风极端天气易发,配电线路强台风的影响下极易受损,配电线路的正常运转极易受到影响,从而降低供电可靠性,为解决这一问题,有必要分析配电线路在台风影响下的受损原因。本文将简要叙述配电线路在台风影响下的受损特点,分析台风天气致使配电线路受损的起因,并提出了防御风灾的策略,以期为台风侵袭时减少配电线路受损提供一定参考,确保配电线路在台风影响下仍能正常运行。

关键词:配电线路;台风;受损原因;风灾防御

近些年来随着我国城市化发展速度的加快,配电网的规模不断增加,配电网相较于输电网架具有供电脆弱性的特点,配电线路供电的稳定性易受极端自然天气灾害的影响,尤其台风灾害,台风灾害对配电线路的影响大,波及范围广,配电线路跳闸、杆塔倒/断、断线等状况层出不穷,严重情况下会导致其配电线路瘫痪,给人们的日常消费、生产生活造成非常不利的影响。如2016年的台风“莫兰蒂”就造成福建地区10kV配电线路跳闸2000多条,倒断杆4000多基;2017年的强台风“天鹅”也给广东地区的配电线路造成了不同程度的影响,严重影响了有关地区的电力供给。为最大程度地减少台风灾害造成的配电线路受损,剖析配电线路台风受损原因,采取针对性的风灾防御方法至关重要。

一、台风特点导致配电线路受损的主要形式分析

从整体角度来探讨,配电设施在受到台风侵袭下的受灾范围与受灾情况与台风的登陆点、发展路径有直接且不可分割的关系。通常情况下,配电线路距离台风登陆点越近,越容易受到强风风力的影响,而沿海地区地面空阔且遮挡物稀少,容易受风,受灾情况相对严重一些。

强台风带来的风灾以及强降雨引发的地质灾害,很容易对杆塔、架空线路造成损害,当杆塔两侧所承受水平横向力在水平方向上的差距过大时,配电线路的电线杆会出现倒杆或断杆等状况,台风移动路径与线路方向接近垂直时,杆塔受到的损害更严重。台风天气给带来的强降水给沿海地区的灯塔也带来不小的影响,低洼地区因无法及时排出积水导致杆塔长时间浸泡、强降水引发洪水对杆塔的冲击、泥石流或山体滑坡将直接导致杆塔损坏,10千瓦以及低配压线路的规模比较大,所受影响也最为巨大,而35千伏以及以下的低配压线路杆采用水泥杆制作,杆塔在灾害中更容易受到损害,不容易修复且耗时长[1]。

杆塔倾斜、倒塌也会导致断线情况的产生,而断线引起的张力不平衡容易使杆塔倾斜或倒杆。另外台风卷来的异物挂线会导致线路短路,风力过大或异物过重均会使线路断裂。年老失修的老旧线路,经常承受不住强风的袭击而发生断线。

配电设备受台风侵袭下相比较而言影响较小,大部分由于杆塔倾倒或拉扯引起,强台风带来的雷电袭击也会对配电设备造成一定的损害,但发生几率相对较小。

二、配电线路受台风影响的受损内在成因分析

(一)台风风力强度超过线路风荷承载标准

在设计初步时期,配电线路通常都会有一个承载风荷的标准准则,我国配电线路的设计标准是“DL/T5220-2005配电线路行业标准”[2],目前被普遍采用。然而根据对沿海城市配电线路设计的风荷标准进行研究,基本上采用25-35米/秒,此类风荷不仅低于台风登陆时的最强风力,甚至低于局部地区阵风风速。一旦发生台风登陆现象,会造成杆塔最大风速值的限定标准和台风实测风速值之间的巨大落差,配电线路难以抵挡强风的袭击,倒杆、断杆和断线事件的发生是必然结果。尤其是在台风登陆附近海岸区域、海拔较高的上风口、地势开阔区域、台风移动路径及旋转的上风口、直接受风区域安装的杆塔受到台风风力的影响会更加明显,受灾情况也会更严重。

(二)早期部分配电线路架构不够科学合理或者设计标准偏低

在早期社会发展和相关历史因素的限制下,早期配备线路在缺乏全面具体的知识层面情况下,设计标准偏低,在设计时无准确测量仪器进行准确的测量和计算筹划,在上个世纪设计使用的配电老旧线路在今天依然存在和使用情况,该类线路在导线截面、绝缘子、金属强度以及电线杆分布等方面,具有非常多的缺陷,安全度较低,且不具备稳定性,设计上不够严格,因此呈现抗风能力比较差的基本现状。

(三)配电线路杆塔制造与施工质量不良

配电线路的设计多变,线路构建复杂,需要众多的合格的杆塔进行线路控制与合理分配,尤其是电线杆的应用。电杆应用广泛,适应市场发展出现众多生产电杆的厂家,实际设计质量参差不齐的复杂情况增加了施工工作人员的选择难度以及后期维修的难度,也让电杆的质量难以得到有效保证,导致部分配电线路存在严重的质量问题。此外,在配电线路的施工过程中,受早期社会条件和技术的限制,在设计和施工的过程中存在不规范操作,无法达到现今的设计标准。另外受地形地质的影响,即便有规范合理的设计也无法按照原定计划进行施工,像防风线安装、底盘和卡盘的设置以及电杆的埋深程度等,都很难保证完全按设计要求进行操作,因此给后期受灾造成很大的安全隐患,也为后期维护带来不小的挑战。另外,偷工减料问题也是不得不考虑的一方面。

三、配电线路风灾防御措施

如何有效的提升配电线路风灾防御能力是一个难题,更是一个需要多阶段管理、设计、实施的复杂的系统化工程。在不同阶段分层次、有步骤的做好风灾防御计划,它的工作主要表现在配电线路设计阶段、设计施工阶段、灾前防御自我检查阶段、灾中应急预防保护阶段和灾后维护以及灾后配电线路数据及时统计与更新等5个阶段,在不同阶段分层次、有步骤地做好风灾防御计划。

在配电线路设计阶段,结合配电线路抗风要求,按照国家规定的配电线路设计标准设计出有针对性的、分阶段的、各种不同的防风规划预警方案。结合不同配电线路、杆塔质量、用户分布区域的特点,沿海地区不同的地理位置、地貌以及周遭环境表征的探索检测,设计出有区别、分等级的设计方案。实现配电线路的有效抗风防御,也适当降低配电线路的安装成本。

在设计施工阶段,不仅要满足国家要求的设计施工标准,也要分析涉及配电线路抗风能力的几个重要因素:杆塔档距设计要因地制宜,合理计算设计;选择合适的杆塔,杆塔基础构建要重视;防风拉线设计要合理有效。

在灾前防御自我检查阶段,配电线路检查维护工作人员要加强对沿海易受灾地区配电线路的检查与维护,加强巡视,在台风季节到来之前进行对杆塔基础的加强与巩固工作,对配电线路的防风能力实时进行评估预测,在抗风能力薄弱环节适当增加防风拉线的密度,根据需要增加耐张杆塔的数量,及时发现问题,避免突发事件的发生。

在灾中应急预防保护阶段,有关专业人士认为配电线路的GIS系统的实现是配电线路防风灾措施中的重要环节之一[3]。在基于GIS平台的基础上,建立区域电网风灾评估模型,实现极端风场分布预警,受其影响的线路电塔根据受灾严重程度分等级预警,以提醒相关运行维护工作人员进行应急预案的设计和维护。

在灾后维护以及配电线路数据统计与更新阶段,在受到台风侵袭影响后,要及时对受损的配电线路、杆塔等进行及时检查与维护。同时,要实时进行的却很容易被人忽略的灾后配电线路的数据统计与数据更新,是电力系统防风灾工作的非常必要的环节。实时更新灾后配电线路数据统计,避免日积月累形成混乱数据,为今后的配电线路防风加固与应急预防工作提供更好的指导和见证。

结语

电力事业运行的安全性与稳定性是电力事业发展的核心与关键。台风天气带来的强风和强降雨以及雷电天气会导致受灾区域电网发生瘫痪甚至停运的状况,中、低压配电设施受台风天气影响非常大,从根本上威胁供电安全。因此,在采取因地制宜以及分级加固的基本原则下,配电线路的相关部门须要提高防风设计,做好配电线路维护检修工作,根据不同地域条件建立有区别、分等级的预警机制措施,从而提升配电线路的抗风能力,保障电网运转的平稳性和可靠性。

参考文献:

[1]廖沙.分析配电线路在台风影响下的受损原因及风灾防御措施[J].福建质量管理,2017,(24):198.

[2]刘权辉.浅谈配电线路台风受损原因以及台风防御措施[J].中国科技纵横,2015,(6):134-134,138.

[3]陈晔,莫新,胡波,等.沿海地区配电线路防风灾措施研究[J].汕头大学学报(自然科学版),2016,31(2):66-71.

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