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编者按:2008年1月,我国南方发生了历史上罕见的强冰雪灾害天气。灾害发生后,党中央、国务院高度重视,积极组织各地区、各部门开展抗冰救灾斗争,并取得重大胜利。在这场冰雪灾害中,我国南都电网受损严重,在国家电网公司的统一调度下,各地抽调专业技术人员奔赴湖南、江西等重点灾区抗冰抢险,修复电网,恢复供电。自然灾害不可避免,但冰雪灾害之后,我国电力系统相关专业应该如何加强工作,提出行之有效的防范和解决措施,是很多人关心的问题。为此,我们专访了深入到抗冰一线参加救援和开展工作的中国电力科学研究院高压开关研究所所长袁大陆,重点请他就高压开关设备在冰雪中的表象和相关问题谈一下自己的感受和看法。
问:请谈谈这次你到湖南抗冰救灾一线的情况。
答:我们是农历腊月二十八去的湖南,正月初三从湖南返回,春节在抗冰一线度过,很有意义。
我们深入现场,了解冰雪灾害情况。对线路和变电站作了实地调查。查看了倒塔、断线和设备运行情况。
作为综合科研单位,我们有责任到抗冰一线去了解情况,分析问题,提供相关解决方案和措施。同时我们也承担了一些研究课题,从不同角度做深入细致的分析研究工作,以期不仅要提供研究成果,更要提供方案和措施解决问题。
问:电网这次受冰雪灾害的主要部位在哪里?
答:这次南方强冰雪灾害,对电网的破坏主要在线路部分。具体表现为倒塔,断线,这是构成受灾地区电网灾害的主体。由此也引发了一些变电站跳闸等情况,造成停电,这些是这次电网冰雪灾害主要的表现形式。
问:为什么会造成倒塔、断线?
答:线路不是我的专业,最好请专业人士回答。但它确实是这次受害的主体,您提的问题大家比较关心。
气象学上把这次灾害叫做拉妮娜现象。这是一个气象术语。据气象部门解释,今年一月中旬前后,在强拉妮娜现象作用下,我国南方形成了这次灾害性气象条件。从高空飘下来的雨雪,形成冻雨,这种冻雨一旦粘覆到零度或零度以下的物体上就变成了冰,整体形成冰膜,我们的铁塔、线路和电力设备都被这种冰所覆盖。这次灾害主要是冰的灾害。
这次大面积的冰雪灾害,气象学上叫50年一遇,据说50年以前没有气象记录,所以也有人说是百年一遇。我们的铁塔、线路等覆冰标准,以前没有考虑到结冰到这么厚的程度。
引线的冰雪重力是造成铁塔倒塌的重要原因。另外,冰在凝结过程中,形状发展是不一的,是逐渐变化增大的,在风力的作用下,易产生舞动现象,动态力加上冰雪的静力,是造成倒塔断线的主要原因。
问:这场冰雪灾害中,户外高压开关设备受到了哪些影响?
答:高压开关设备在冰灾害中也有它的具体表现,虽然不是这次受灾的主体,但是我们的专业,我概括谈一下。
户外将瓷柱式高压开关设备在冰灾害期间绝缘子表面形成覆冰或冰柱,导致外绝缘强度降低。变电站在冰冻期间冰闪现象比较严重。
这次冰雪灾害中,高压开关设备中隔离开关问题比较突出。从调研情况看,隔离开关在冰雪灾害期间的主要问题是由于冰冻打不开、合不上。除此之外,对个别案例我们也正在作进一步的分析,综合共性的部分,我们会给予关注。
问:下一步是否将对高压隔离开关提出新的设计要求?标准会不会重新制定?
答:现在我们国家标准是这样规定的:覆冰厚度分三档,1级1mm;10级10mm;20级20mm。标准认为10mm和20mm覆冰是严重冰冻条件的典型情况,在这种情况下要求做破冰试验。过去我们采购的隔离开关,实际标准是有考虑的,相应的隔离开关是有破冰能力的。但这次遇到了50年不遇的强冰雪灾害,覆冰厚度达到30mm甚至50mm,可以说没有任何一种开关做过这种破冰试验,我们没有这种标准,国外也没有。
对高压隔离开关的防冰除冰问题,我们正在作进一步的研究,首先从除冰入手,根据研究结果再考虑标准制修订问题。
问:冰雪过后,高压开关研究所下一步的研究课题有何侧重?
答:通过对一个地区情况的实地调研,应该说,我们对灾害中高压开关设备情况的了解只能是初步的,最多可以说调查结果具有一定的代表性。
下一步,我们考虑要做这么几项工作。
一个就是高压隔离开关的结冰机理以及防冰除冰措施的研究,这是我们高压开关研究所责无旁贷的任务;再一个,就是对高压开关设备在南方冰雪灾害中的受害情况做一个统计和评估,以便准确掌握情况和细节;第三,对南方十几个省高压开关设备在冰雪灾害期间的故障进行一次统计和分析,以便有针对性地提出技术措施。
另外一个事情也值得关注。就是冰雪灾害期间,由于多次操动对高压开关设备造成的附属影响。这个问题,有机械方面的也有电寿命方面的,比较复杂。我们下一步要做这个工作。
问:高压开关的防范冰雪灾害技术措施,大致会从哪方面入手?
答:对于高压隔离开关,我们想采取以下几种措施。
首先得对结冰机理有所研究,其次对高压隔离开关的结构要做深入细致的分析。能不能带电的时候就可以防冰,因为除冰必须停电,影响很大。实在万不得已,停电能够除冰也是好的,还能保证运行。
还有我们想能不能在覆冰更厚的情况下依然能破冰。比如,加大破冰的力矩,或者改变一下隔离开关的结构等等。
另外,我们能否提出一些有赖于新技术措施基础之上的管理措施。使管理措施跟上发展的需求。
举个例子。有一个覆冰情况监视实验室,依靠先进的技术措施,能够做到一旦冰雪灾害来临,可以从不同角度对铁塔、线路进行观测,一旦有灾害,即可采取措施,同时也能搞清楚灾害是怎么发展的。在此基础上制定应急机制,技术措施和管理措施相辅相成。
提高标准,改进设计,增大破冰力矩,或在材料上作一些改变,应该说都是我们目前加强高压隔离开关防范冰雪灾害技术措施的基本思路。高压隔离开关技术措施的提出是一个系统工程。
问:这次恶劣的天气环境对电力设备是一种检验,对一些高压开关生产厂家来讲,是否可以说也是一种机遇?
答:这次冰雪灾害主要影响户外电力设备和设施。我觉得与其说是机遇,还不如说是挑战。如果您所说的机遇,是指要淘汰一批损坏开关,换上一批新开关,那么我认为这不是最重要的。对于高压开关设备制造厂家来说,最大的商机不是又卖了几台新开关,而是在原有的基础上找到防冰除冰的最佳措施,提供用户急需的新产品、新结构或新方案,可以解决强冰雪气候条件下高压开关设备的正常运行问题。这无疑首先是一个挑战。当然解决这个重大问题也不能单靠制造厂,它有赖于产学研共同攻关。
问:新标准出来之前,怎么去衡量高压开关一种新产品的性能?
答:我觉得最好不要把事情说成等待制定新标准,我们有更多的工作可以做。比如高压隔离开关,可以在原有的基础上,做到润滑更好,防腐更强,或者在结冰阻碍运动的部位作一些除冰结构的考虑,等等。对于这些改进,标准是不加限制的。又比如,隔离开关破冰的厚度标准是10mm、20mm,而我自己能做到30mm甚至更大,这也是完全可以的。只要高于标准就行,别低于标准,标准只是个最低的准入门槛。所以说,即使没有新标准出来之前,高压开关生产厂家仍然大有可为,可以分析冰雪灾害对高压开关设备的的诸多影响,先行一步,研制出能够满足用户更高性能要求或者能够抵抗这种强灾害性气候的产品来,用户肯定是欢迎的,高于标准没人限制。
顺便说一句,为防范灾害制定万无一失的标准是不可能的。我们只能因时、因事、因地制宜,从实际出发考虑问题,同时兼顾产品性价比,适当修订相关标准的条款。我们不能指望这次灾害过后,把所有的标准都大大提高,一劳永逸地防范一切自然灾害,这是不现实的,也是不合适的。
问:你认为最现实的选择是什么?
答:前面我已经说了不少,再说可能重复。小结一下,我个人认为下一步应该深入开展冰雪灾害机理及其对电网影响的研究,积极探讨一切切合实际的防冰、除冰、融冰措施,制定防止和降低冰雪灾害预案,有针对性地适当提高设防标准。一旦类似灾害袭来,我们能够应对和解决各种相关问题,这是当前我们面对的重大课题。搞好灾后评估,查找问题和薄弱环节,制定反措以及进行产品设计、工艺、材料的改进等都是当前急需进行的工作。
因为我们的工作刚刚开始,掌握的情况也还不多,难免有误,仅供参考。谢谢您!
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拉妮娜现象——拉妮娜为西班牙语“小女孩”的意思,用以指赤道太平洋东部和中部海表温度大范围持续异常变冷的现象,正好与厄尔尼诺相反,所以也称反厄尔尼诺现象。从20世纪初到1992年期间,拉妮娜现象共发生了19次,大约每3~5年发生一次,但也有时间间隔达10年以上的。拉妮娜多数是跟在厄尔尼诺之后出现的,前述19次拉妮娜现象,有12次发生在厄尔尼诺年的次年。与厄尔尼诺相比较,拉妮娜的发生次数相对较少,一次拉妮娜过程持续时间也相对较短,一般为几个月,极少出现跨年度的情况,19次拉妮娜现象中跨年度的仅有一次。所以,拉妮娜发生的频率要比厄尔尼诺低,规模要比厄尔尼诺小。