黃幼茹
(全國電力安全專家委員會,北京 100031)
本章是在原《二十五項反措》“防止倒桿塔、斷線事故”的基礎上,參照《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》(修訂版)中“防止輸電線路事故”進行修訂的。根據近年來最新發布實施的輸電線路相關標準,本章重點對防止倒塔事故,防止斷線事故,防止絕緣子和金具斷裂事故,防止風偏閃絡事故,防止覆冰、舞動事故,防止鳥害閃絡事故,防止外力破壞事故等7類輸電線路事故提出重點要求,將輸電線路的“防止雷擊閃絡事故”內容歸入“防止接地網和過電壓事故”中。
(1)條文15.1.1為新增內容:“在特殊地形、極端惡劣氣象環境條件下重要輸電通道宜采取差異化設計,適當提高重要線路防冰、防洪、防風等設防水平”,以確保在特殊地形、極端惡劣氣象環境條件下重要輸電通道保持通暢。
(2)條文15.1.11為新增內容:“應用可靠、有效的在線監測設備加強特殊區段的運行監測,積極推廣直升機航巡,包括成熟的無人機航巡。”
(3)條文15.3.1為新增內容:“風振嚴重區域的導地線線夾、防振錘和間隔棒應選用加強型金具或預絞式金具。”
(4)條文15.3.2為新增內容:“按照承受靜態拉伸載荷設計的絕緣子和金具,應避免在實際運行中承受彎曲、扭轉載荷,壓縮載荷和交變機械載荷而導致斷裂故障。”在復合絕緣子質量和地位日益提高、被普遍認可、廣泛應用的背景下,近年來卻出現或導致了一些不同以往的線路故障,其基本原因就是適宜承受靜態拉伸載荷且按照承受靜態拉伸載荷設計的剛性復合絕緣子及配套金具,在實際運行中的惡劣氣象環境條件下經常性地承受彎曲載荷、交變/沖擊機械載荷而導致疲勞斷裂。隨著近年來極端惡劣氣候的頻繁出現,因承受彎曲載荷以及交變/沖擊載荷導致的剛性復合絕緣子及金具故障已呈現上升趨勢,如:V串復合絕緣子疲勞斷裂、復合相間間隔棒鋼腳和安裝支架斷裂等。事實證明:針對上述故障,僅依靠加強絕緣子及配套金具的拉伸機械強度是不夠的,這只能略微延緩故障發生時間。應從避免彎曲載荷和交變機械載荷的角度來徹底解決問題,如:近年來出現的架空線路采用柔性復合絕緣子,其絕緣元件的柔軟特性可自然卸載彎曲和扭轉載荷,同時絕緣元件的彈性可有效吸收交變/沖擊載荷對絕緣子和金具產生的沖擊能量,自動調節/平衡雙串絕緣子的受力,且不占額外絕緣長度。此類產品及其原理可作為治理高山大嶺等運行環境惡劣區域架空線路絕緣子和金具的彎曲/扭轉破壞以及交變/沖擊載荷下機械疲勞破壞的重要措施。
(5)條文15.5.4為新增內容:“舞動易發區的導地線線夾、防振錘和間隔棒應選用加強型金具或預絞式金具。”修訂理由為:由于舞動易發區的導地線線夾、防振錘和子導線間隔棒等易出現松動、磨損的現象,因此應采用耐磨加強型金具或預絞式金具。
(6)條文15.5.5為新增內容:“應加強沿線氣象環境資料的調研收集,加強導地線覆冰、舞動的觀測,對覆冰及舞動易發區段,安裝覆冰、舞動在線監測裝置,全面掌握特殊地形、特殊氣候區域的資料,充分考慮特殊地形、氣象條件的影響,合理繪制舞動區分布圖及冰區分布圖,為預防和治理線路冰害提供依據。”
(7)條文15.5.7為新增內容:“防舞治理應綜合考慮線路防微風振動性能,避免因采取防舞動措施而造成導地線微風振動時動彎應變超標,從而導致疲勞斷股、損傷;同時應加強防舞效果的觀測和防舞裝置的維護。”
(8)條文15.5.9為新增內容:“線路覆冰后,應根據覆冰厚度和天氣情況,對導地線采取交流短路融冰、直流融冰及安全可靠的機械除冰等措施以減少導地線覆冰。”修訂理由為:線路防冰在強調“抗冰”的同時,還應積極采取“融冰”措施,降低事故發生的幾率,減少損失。從20世紀80年代開始,湖南電網就開始采用“高電壓交流短路融冰法”對線路實施融冰,為湖南電網的安全穩定運行發揮了巨大的作用。但該措施也有其局限性,主要表現在:
① 需多條線路串接,設計的變電站元件較多,因而倒閘操作量大、時間長,對電網的影響比較大;
② 大截面導線需要的融冰電流大,難以實施;
③ 當出現大面積覆冰、多條線路需要融冰時,需要排隊,可能會出現顧此失彼的情況。
2008年冰災后,湖南省電力有限公司在防凍融冰方面做了大量的工作,目前除了常規的高壓交流短路融冰法以外,還推出了“低壓交流短路融冰法”“移動式直流融冰法”“固定式直流融冰法”等,在2010,2011年防凍融冰期間發揮了非常大的作用。目前,湖南省電力有限公司80 %以上的220 kV線路、100 %的110 kV線路均有2種以上的融冰方案,且都制定了融冰策略,根據各地區覆冰情況,可做到各種方案靈活應用,互相補充。
(9)條文15.5.9為新增內容:“……對已發生傾斜的桿塔應加強監測,可根據需要在直線桿塔上設立臨時拉線以加強桿塔的抗縱向不平衡張力能力”,修訂理由為:對湖南電網2005,2008年的覆冰倒塔事故進行分析表明,覆冰工況下產生的縱向不平衡張力是導致倒塔的主要原因。
(10)條文15.6.1為新增內容:“鳥害多發區的新建線路應設計、安裝必要的防鳥裝置。110,220,500 kV懸垂絕緣子的鳥糞閃絡基本防護范圍為以絕緣子懸掛點為圓心,半徑分別為0.25,0.55,1.2 m的圓。”上述防護范圍參數源于冀北電力有限公司高壓實驗室模擬鳥糞閃絡實驗的結果。
(11)條文15.7.2為新增內容:“架空線路跨越森林、防風林、固沙林、河流壩堤的防護林、高等級公路綠化帶、經濟園林等,宜根據樹種的自然生長高度采用高跨設計。”
征求意見稿“防止輸電線路事故”部分共收集到62條意見和建議(不含線路防雷內容),本次修編采納和部分采納共計33條,不采納29條。不采納的原因主要有3點:一是提出的意見或建議過于局限于某一局部問題,不具有普遍性,如:“增加防蛇害方面的措施”,不宜加入本反措;二是提出的意見或建議過于嚴苛,不具有可操作性,暫不宜加入本反措;三是所提出的意見或建議已在標準、規程中有所體現,無須加入本反措。
根據近年來最新頒布實施的防止輸變電設備污閃的相關國家、行業標準,以及近年來國內防污閃新技術的發展,對防止輸變電污閃事故提出了重點要求。
(1)條文16.1修改為:“新建和擴建輸變電設備應依據最新版污區分布圖進行外絕緣配置。中、重污區的外絕緣配置宜采用硅橡膠類防污閃產品,包括線路復合絕緣子、支柱復合絕緣子、復合套管、瓷絕緣子(含懸式絕緣子、支柱絕緣子及套管)和玻璃絕緣子表面噴涂防污閃涂料等。”強調采用硅橡膠類防污閃產品是防止電網大面積污閃的最有效措施。
(2)條文16.10.1“絕緣子表面涂覆防污閃涂料和加裝防污閃輔助傘裙是防止變電設備污閃的重要措施”,明確了加裝防污閃輔助傘裙是防止覆冰(雪)閃絡、大(暴)雨閃絡的有效措施和主要措施之一。
(3)條文16.3為新增內容:“中性點不接地系統的設備外絕緣配置至少應該比中性點接地系統配置高1級。”防止中性點不接地系統的設備外絕緣在單相接地運行時進一步造成承受線電壓的其他相閃絡。
(4)條文16.8 “清掃(含停電及帶電清掃、帶電水沖洗)作為輔助性防污閃措施,可用于暫不滿足防污閃配置要求的輸變電設備及污染特殊嚴重區域的輸變電設備”,明確了過去作為主要防污閃措施的清掃僅適合作為輔助性防污閃措施。
(5)條文16.10.2為新增內容:“宜優先選用加強RTV-Ⅱ型防污閃涂料,防污閃輔助傘裙的材料性能與復合絕緣子的高溫硫化硅橡膠一致。”修訂理由為:防污閃涂料和防污閃輔助傘裙是較長一段時期內國內輸變電設備防污閃工作不可或缺的產品,但作為臨時性、補救性產品,其產品質量良莠不齊,嚴重影響其使用效果。近年來已逐漸形成共識,即綜合性能上向正式性、持久性產品看齊。
(6)條文16.10.3為新增內容:“加強防污閃涂料和防污閃輔助傘裙的施工和驗收環節,防污閃涂料宜采用噴涂施工工藝,防污閃輔助傘裙與相應的絕緣子傘裙尺寸應吻合良好。”修訂理由為:防污閃涂料和防污閃輔助傘裙必須通過現場施工環節才能形成完整產品,發揮防污閃作用,但由于現場條件相對復雜,必須嚴格控制施工質量。當防污閃輔助傘裙與相應瓷傘裙尺寸不符時,易導致防污閃輔助傘裙變形、不牢固,影響防污閃效果及使用壽命。
(7)條文16.11 “戶內非密封設備外絕緣與戶外設備外絕緣的防污閃配置級差不宜大于1級”,明確了戶內非密封設備外絕緣配置的要求。
征求意見稿“防止污閃事故”部分收集到37條意見和建議,本次修編采納和部分采納共計28條,不采納9條。不采納的原因主要有2點:一是提出的意見或建議過于局限于某一局部問題,不具有普遍性,不宜加入本反措;二是所提出的意見或建議已在標準、規程中有所體現,無須加入本反措。
本章“防止電力電纜損壞事故”部分為本次修訂新增內容,修訂工作主要參照《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》(修訂版)“防止電力電纜損壞事故”內容修訂而來。在分析歷年電力電纜損壞事故的基礎上,針對防止電纜絕緣擊穿事故、防止電纜火災、防止外力破壞和設施被盜、防止單芯電纜金屬護層絕緣故障等4類問題,從規劃設計、基建施工、運行等環節提出反事故措施,對《十八項反措》中第13.2節防止電纜火災部分做了較大幅度的修訂、補充,重新劃分到第2章防止火災事故的2.2節電纜防火,參考并引用了新頒布的國家、行業和公司企業標準的內容。
17.2.1 關于防止電纜絕緣擊穿事故部分
(1)鑒于電力電纜屬于地下電力設施,為保證其長期可靠運行,17.1.1,17.1.2等條款強調首先要選擇好路徑、敷設方式等,創造安全、良好的運行環境。同時還應根據17.1.3注重電纜、附件結構型式的選擇,以滿足長期安全運行的需要。
(2)17.1.4條目的是為便于高壓電纜的停電試驗、檢修,同時減少對GIS、變壓器電纜倉密封性能的影響,并提出GIS、油浸終端宜使用插拔式。
(3)電力電纜主要采取固體絕緣材料,運行過程中狀態檢測困難、維修代價很高,所以17.1.5,17.1.6,17.1.10,17.1.11,17.1.12等條款要求在建設階段應做好設備選型、施工質量控制、竣工驗收等工作,杜絕家族性設備缺陷和批次性施工質量問題。
(4)17.1.7,17.1.13,17.1.16等條款強調應從設計階段防止過電壓損害電纜絕緣,在基建、運行階段應做好過電壓保護,并確保限壓裝置、通流元件能正常工作。
(5)17.1.14條目的在于防范因交叉互聯接線錯誤導致的事故,要求在交接試驗過程中逐相進行金屬護層的導通測試。
17.2.2 關于防止外力破壞和設施被盜部分
(1)17.2.1條突出強調了應選擇好電纜路徑,防止一次外力造成多路電纜受損。
(2)17.2.2,17.2.5,17.2.6等條款,在強調運行部門應健全電纜基礎資料和圖紙,完善反外力警示標志,并采取有效的技防措施。
17.2.3 關于防止單芯電纜金屬護層絕緣故障部分
(1)17.3.1,17.3.2條強調施工、驗收過程中要保證電纜敷設和直接相關附屬設施的施工質量。
(2)17.3.4,17.3.6等條款強調運行過程中發現異常應及時處理,防止由于外護套接地導致電纜主絕緣擊穿。
(3)17.3.7條強調,當電纜線路發生故障時,過電壓和接地電流可能損壞電纜外護套、過電壓保護裝置等,所以在查線過程中應仔細檢查接地系統,必要時還應進行耐壓試驗。
“防止電力電纜損壞事故”部分征求意見收到41條意見和建議,采納和部分采納8條,不采納33條。不采納的原因主要是所提出的意見或建議與現行技術標準沖突,或各企業施工標準不同,不具備包容性。
(1)根據《二十五項反措》編寫大綱,本部分反措內容將原《二十五項反措》中的“13 防止繼電保護事故”根據總體目錄修訂為“18 防止繼電保護事故”。
本次修訂對原文中的部分段落進行了修改及調整,在以往規程、規定、反措和相關技術標準的基礎上,更新了相關規程、規定的最新版本,并結合反饋意見以及近年來繼電保護發展的變化進行了部分增刪和結構調整。
(2)編寫結構按照繼電保護的規劃、配置、設計、基建、運行等階段以及部分重要事項,如雙重化配置、二次回路、等電位地網、定值管理等,分為10個部分內容。
(1)18.4.2,18.4.3條,對于220 kV以上電壓等級變電站繼電保護雙重化配置作出了詳細要求,其中對于220 kV終端負荷變電站母線保護是否雙重化配置不作硬性要求。
(2)18.6.6條,對于雙母線接線變電站的母差保護、斷路器失靈保護中跳母聯、分段斷路器的支路不再要求經復合電壓閉鎖。
(3)18.6.8條,強調不應啟動失靈保護的情況。
(4)18.6.11條,對故障錄波信息的接入提出具體要求。
(5)18.6.14~18.4.22條,對發電廠繼電保護設計選型提出具體要求。
(6)18.7條,由于二次回路問題引起的繼電保護不正確動作日益增多,本條款對在二次回路上采取的措施作出詳細要求。
(7)18.8條,為防止空間磁場對二次電纜的干擾,本條款詳細提出對二次回路接地的要求。
(8)18.9.2~18.9.4條,對工程驗收過程中檢查項目提出具體要求。
(9)18.10條,分別針對繼電保護定值和運行管理提出具體要求。
“防止繼電保護事故”部分征求意見收到46條意見和建議,采納和部分采納25條,未采納21條。