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李天友:配电网防灾减灾综述
日期: 2024-04-05

  北极星智能电网在线讯配电网抗灾变能力普遍较弱,如果出现灾变,容易引发大范围的配电故障。文章对配电网的特点以及我国城乡防灾应急管理现在的状况进行概要阐述,在借鉴日本、中国台湾配电网的防灾经验的基础上,提出了包括成立应急指挥中心、制定防灾预案、采取差异化设计、配备应急保安电源等配电网防灾减灾的若干措施。最后指出配电网防灾是一项系统工程,需在借鉴其他几个国家或地区经验的基础上,不断在实践中改进与完善。

  随着现代社会和人类文明的慢慢的提升,电力的基础性作用越来越突出,大型电力系统出现故障,如不能得到及时有效地控制和处理,将破坏系统稳定、造成电网瓦解,导致大面积停电,给社会带来的是灾难性的后果。而配电网直接联接千家万户,点多面广,配电网的故障虽不易酿成大电网事故,但是目前配电网抗灾应变能力普遍较低,如果出现灾变,容易引发大范围的配电故障,直接影响一个地区甚至城市的电力供应,其后果同样是灾难性的,近年来频发的自然灾害(台风、冰雪灾等)有许多这方面的案例。因此研究配电网的防灾减灾措施,最大限度地减少自然灾害对配电网造成的影响,是一项重要课题。

  配电网直接面向用户,配电设备的故障直接影响用户的供电。配电设备遍布城市和农村的大街小巷,是城乡公共基础设施的组成部分。因此,当发生城市内涝、台风、地震时,配电设备往往会遭受波及。同时灾害造成的如树木、广告牌、建筑物施工的脚手架倒塌,也往往造成配电线路设备的损坏跳闸。配电网的接线方式一般都会采用辐射形或环网开环运行,分支线路大都采用T接,配电网保护配置简单,馈线自动化(DA)覆盖面有限,从而馈线上的某个配电设备故障将影响整个分支甚至是整条馈线的供电。

  相对于输变电工程规划设计,配电的规划设计和建设标准相比来说较低,再加上受市政建设要求迁杆移线和用户负荷发展的影响,配电网络结构与设备变动频繁,这客观上影响了配电网的规划建设目标的实现。还有配电网的建设管理相对粗放,配电设备的制造门槛相比来说较低,同类设备厂家繁多,质量良莠不分,这些都直接影响配电网的整体抗灾能力。

  城乡地区遭遇灾害是指由于发生不可控制或未加控制的因素造成的,对城乡人民的生命财产和社会物质财富造成重大危害的自然事件和社会事件。导致灾害的因素包括大风、暴雨、地震、瘟疫等自然因素产生的灾害,还有人为或技术问题导致的灾害隐患,如交通事故、化学事故、大面积停电等。有关研究表明,伴随着城市化进程的不断加快,大中城市遭灾的损失慢慢的变大,城市灾害管理已成为国家抵御灾害的重中之重。同时由于城市对交通、供水、供电、通信网络等设施和系统的依赖程度日益增强,城市中人口和财富的高度集中,都使得城市遭遇灾害时损失更加惨重。国家统计表明,我国20世纪90年代以来,年平均自然灾害造成直接损失占国民生产总值的5%,可见灾害造成损失之重大。

  目前我国城乡防灾应急能力依然脆弱,应急救助服务系统有多家,指挥中心众多,分属供电、供水、消防、交通、医疗救护等多个部门,没形成统一的指挥中心,体制机构不同、网络难于互通互连、资源难于共享,尚处于多头管理的状态,因此应急处置效率不高。配电网是城乡基础设施的重要组成部分,配电网防灾减灾也是城乡防灾的组成部分。因此,当地防灾体系的健全与否同样直接影响配电网防灾减灾能力。

  日本是一个地震、暴雨、台风、火山爆发等自然灾害多发的国家。2004年10月23日,日本新潟发生里氏6.8级地震,造成67人死亡,经济损失3万亿日元。配电设备受损7566处,其中,电杆4227基(倒塌88基、倾斜4139基),与电线日,日本熊本连环发生里氏6.2级以上地震,造成49人死亡、2325人受伤,大面积水、电、气供应中断,累计5所配电变电站、259回配电线路停止运行,电杆及架空线路出现不同程度的折损、断杆及断等,经济损失约4.6万亿日元。九州电力公司第一时间出动3600名人员、162台移动发电机参与抢修工作,仅用7天时间,完成辖区内所有配电用户复电工作,图1所示为本次地震停电用户数。

  日本政府、学者不断总结经验,完善综合防灾治灾管理体系,加强防震抗灾的科学研究和技术开发,以提高应急反应的速度:

  1)根据抗震能力对电力设备做分类,其中配电设备为第二个类别,明确规定,该类设备一般地震作用时不能出现功能障碍,在大地震情况下,不能发生大面积长期的供电中断,应有可替代、多重化的综合设施以确保配电系统的功能。

  2)健全防灾抗灾管理体制,根据应急管理的特征,将防灾抗灾管理体制可大致分为灾害预防、灾害应急和灾后重建3个阶段。

  3)利用配电用户侧微电网运行作为就地安全电源,对重要用户及时进行供电,有效保障用户和居民能源供应。

  5)加强合作,共同提高。如东京电力公司福岛第一核电站事故发生后,日本四大电力公司关西电力、九州电力、中国电力和四国电力加大核电站防灾力度,联合实施防灾演练,以不断的提高防灾应急水平。

  台风、暴雨是台湾地区重大自然灾害成因之一,每年有3~5个台风影响台湾。强烈的风势夹带大量的雨水,给电网安全带来非常大影响。2015年8月的“苏迪罗”台风造成台湾地区累计停电439万户,台电公司预估损失超4.6亿新台币。2016年7月8日,17级超强台风“尼伯特”正面袭击台湾,造成54万余户电力中断,其中,台东受损严重,配电倒断杆187处,电杆倾斜69支,断线台,损失惨重。另有部分道路塌方、路基流失等,加大抢修难度。台电公司第一时间组织抢修,以优先修复政府、医院、自来水供应等民生设施为线,依照从电源首端逐步往末端顺序陆续修复,仅用一天时间,复电率就将近98%,图2所示为台湾“尼伯特”台风配电抢修现场。

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