臺風引發(fā)大面積停電危害分析及應對

蔡 維，余俊宏，余爾汶

(1.國網(wǎng)福建省電力有限公司，福建 福州 350003；2.國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司，福建 福州 350009；3.福建省電力應急辦公室，福建 福州 350001；4.國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司，福建 福州 350013)

0 引言

大面積停電事件不但影響電力企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營秩序，同時還會導致公共交通、水、氣、煤、油等供應中斷，對國家安全、社會穩(wěn)定造成負面影響。分析梳理大面積停電事件造成直接和間接危害，對做好大面積停電事件應急準備具有指導性作用。

1 案例分析

2016年全球海域最強臺風“莫蘭蒂”，在沿海M市登陸時中心附近最大風力15級，陣風速度50m/s。強臺風對M市的公共設(shè)施造成嚴重危害。

1.1 臺風對公共設(shè)施及電網(wǎng)的影響

1.1.1 公共設(shè)施

強臺風導致M市大面積停電，全市供水、通信中斷，70 %綠化樹被吹到或折斷，市區(qū)路燈僅剩不到20 %；工業(yè)交通方面，2 000余家工廠企業(yè)停產(chǎn)，市中心主干道全部被積水淹沒；農(nóng)林牧漁方面，全市大田作物、果樹受災面積300萬畝，水產(chǎn)養(yǎng)殖損失面積150萬m2；水利設(shè)施方面，損壞小型水庫堤防60 km，損壞水閘190座。

1.1.2 電網(wǎng)企業(yè)

(1) 主干電網(wǎng)方面:500 kV線路倒塔5基，斷串5基、地線橫擔斷裂1基，220 kV線路倒塔7基、塔頭變形1基、斷線3處，110 kV線路倒塔4基、斷線10處、橫擔變形2基，35 kV線路倒塔1基；累計停運500 kV線路5條、220 kV線路25條、220 kV變電站6座、110 kV線路109條、110 kV變電站34座、35 kV線路24條、35 kV變電站6座。

(2) 配電網(wǎng)方面:配網(wǎng)倒(斷)桿2 516基、傾斜1 484基、導線斷線1 974處，受淹環(huán)網(wǎng)柜3個、站房5個；累計跳閘10 kV線路2 619條，停運10 kV配變59 276臺。

(3) 供電用戶方面:累計停電323.05萬戶(占比29.37 %)，損失負荷超過80萬kW(占比25.39 %)；市政府等一級重要用戶停電，自來水廠、石油化工等二級重要用戶停電。

1.1.3 發(fā)電企業(yè)

S電廠1，2號機組緊急停運，H電廠2號機組緊急停運，啟備變失電。兩個發(fā)電廠的廠用電全部失電，僅靠自備發(fā)電機組帶保安段運行。廠用工業(yè)和生活用水系統(tǒng)停運，照明、電話通信、信息網(wǎng)絡(luò)全部癱瘓。

1.2 大面積停電的影響

1.2.1 通信行業(yè)

所有核心業(yè)務(wù)均需要持續(xù)安全電力供應。通信行業(yè)受影響的核心設(shè)施是機樓、接入網(wǎng)、基站。

(1) 移動公司:受影響最為嚴重，基站峰值停電1 765個(含室分站)，峰值退服基站1 689個；傳輸網(wǎng)線路受損1 896 km；本地匯聚系統(tǒng)中斷13處，接入網(wǎng)中斷266處；集客峰值故障1 961宗，社區(qū)寬帶峰值故障6 752宗。

(2) 聯(lián)通公司:全市停電的基站超過700個，核心干線機房、匯聚機房全面停電，出現(xiàn)較大面積的退服現(xiàn)象。

(3) 電信公司:基站停電386個，接入網(wǎng)停電272個、中斷180個(含停電及斷纖)，EPON (ethernet passire optical，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))停電及斷纖4 500個，接入網(wǎng)及EPON受影響固話用戶數(shù)約36.5萬戶、寬帶用戶數(shù)約21.3萬戶。

1.2.2 供水系統(tǒng)

供水行業(yè)對電力的依存度很高，自來水廠制水送水用電量最大的就是取水泵房和送水泵房。水務(wù)集團所屬12個水廠停產(chǎn)。個別水廠停止供水時間將近15 h，影響38 %的居民供水。大部分地下水源水廠、抽水泵站、加壓站停止供水達8 h左右。

1.2.3 交通運輸行業(yè)

大面積停電后，86架次航班全線取消，32趟進出M市列車晚點運行，大量滯留旅客；港口航道停航，碼頭停產(chǎn)，輪渡停止運營。交通信號燈、交通智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備失靈，交通受阻；立體停車設(shè)備無法使用，客運車輛和人員無法及時輸送轉(zhuǎn)移。

1.2.4 供油行業(yè)

供油行業(yè)主要受影響的是加油設(shè)備、控制通電設(shè)備、支付結(jié)算系統(tǒng)及消防安全設(shè)備。D廠地下油庫應急發(fā)電柴油不足，停止運營達48 h。大部分社會油站因沒有自備發(fā)電機而歇業(yè)，110座加油站無法正常加油，衍生醫(yī)院、通信、供電、供水、消防以及應急搶修車輛用油不足。

1.2.5 醫(yī)院醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)

M市某醫(yī)院的油料儲備只能維持自備發(fā)電機(800 kW) 10 h的運轉(zhuǎn)；通信中斷道路受阻，信息傳遞困難，病危人員轉(zhuǎn)運困難。

1.2.6 重點高危用戶

M市鋼鐵廠外部供電線路先后跳閘，若自備機組跳閘，電力供應中斷，高爐焦爐、原料、煉鋼等重點部位將斷電。

2 大面積停電風險分析

2.1 自然災害風險

自然災害風險包括雷暴，臺風、洪澇、地震等。雷電以及雷電引發(fā)的森林草原山火，對電網(wǎng)影響最為頻繁；沿海地區(qū)臺風、洪澇災害也對電力造成較大影響；內(nèi)陸地區(qū)偶發(fā)龍卷風、微地形產(chǎn)生的風場影響輸電線路安全運行；冬季降溫造成線路覆冰亦有可能引發(fā)面積停電。

2.2 電源側(cè)受限風險

因各種原因造成發(fā)電廠站無法開機運行，或不能滿功率運行，引發(fā)連鎖反應，進而造成電網(wǎng)較大面積停電。例如冬季局部地區(qū)光伏發(fā)電零出力，水利、風力發(fā)電弱出力，都是季節(jié)因素造成電源側(cè)風險，此類風險如單一出現(xiàn)影響不大，如轉(zhuǎn)變成行業(yè)系統(tǒng)性風險則可能誘發(fā)大面積停電。

2.3 電網(wǎng)側(cè)狀態(tài)風險

2.3.1 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

電網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)存在局部的薄弱環(huán)節(jié)，關(guān)鍵輸變電設(shè)備故障可能引發(fā)大面積停電風險；配電網(wǎng)絡(luò)單電源比例高或聯(lián)絡(luò)通道容量不足，設(shè)備故障停電時轉(zhuǎn)供電能力受限。在特定條件下可能被迫限荷，造成局部停電。

2.3.2 設(shè)備本體

重要發(fā)輸變電設(shè)備、自動控制系統(tǒng)因產(chǎn)品質(zhì)量問題、巡視維護不到位、隱患排查治理不到位，有可能導致電網(wǎng)大面積停電。例如沿海地區(qū)特別是海岸線30 km范圍內(nèi)的電力設(shè)備，受海風鹽霧污染影響較大，巡檢不及時，易發(fā)生污閃跳閘引發(fā)停電。

2.3.3 外力破壞

野蠻施工、非法侵入、火災爆炸、恐怖襲擊、網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊等外力破壞，可能造成電網(wǎng)設(shè)施損毀，引發(fā)大面積停電。線路設(shè)備附近違章搭建、超高樹木種植、機械施工作業(yè)等安全距離不足導致線路跳閘，均可能造成電網(wǎng)大面積停電。

2.3.4 人員行為

電力企業(yè)運行維護人員誤操作或運行人員處置不當，可能誘發(fā)連鎖故障，最終導致大面積停電。

2.3.5 系統(tǒng)穩(wěn)定

電力系統(tǒng)在正常運行時，經(jīng)受多種干擾因素可能導致功角不穩(wěn)定、頻率不穩(wěn)定、電壓不穩(wěn)定。當這系統(tǒng)穩(wěn)定“三要素”之一遭到破壞時，均可能造成大量用戶供電中斷，甚至導致整個系統(tǒng)的瓦解，后果極為嚴重。

2.4 負荷側(cè)風險

一些用電單位對電力設(shè)施的安全運行重視不夠，少數(shù)值班人員資質(zhì)不足，保安電源不足或者維護有問題。單一用戶的風險可能是造成人身傷害，也可能由于連鎖反應造成大面積停電。

3 大面積停電事件應對啟示

從案例看出，提高應對大面積停電突發(fā)事件要遵循應急PPRR四階段原則開展應對。主要為預防(Prevention)、準備(Preparation)、響應(Response)和恢復(Recovery)，如圖1所示。

圖1 PPRR四階段內(nèi)容

(1) 在預防環(huán)節(jié)，主要目標是力圖消除或者減少災害影響，增強企業(yè)遭受突發(fā)事件時的承受力和增加企業(yè)受災害影響時的快速恢復能力。

(2) 在準備環(huán)節(jié)，主要目標是建立應急工作計劃和預案，提供應急教育和相關(guān)信息，做好事件發(fā)生前人、財、物的準備。

(3) 在響應環(huán)節(jié)，主要目標是啟動應急工作計劃和預案規(guī)定的響應，降低突發(fā)事件影響，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，提供應急供電和電力搶修。

(4) 在恢復環(huán)節(jié)，主要目標是制定合理恢復計劃，盡快重建受損設(shè)施，恢復正常供電。

4 結(jié)束語

從實際案例出發(fā)，分析大面積停電事件的主要危害，提出“預防”“準備”“響應”“恢復”四個環(huán)節(jié)加強應急能力建設(shè)，提高電力設(shè)備設(shè)施抵御災害能力，強化隊伍裝備裝置管理，科學開展應急指揮處置，加強災后搶修和災前防御能力，將臺風災害引發(fā)大面積停電的負面影響降到最低。