論壇丨持續(xù)提升電網(wǎng)應(yīng)對極端氣候設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
來源：《國家電網(wǎng)》 時間：2024-07-15 16:29
持續(xù)提升電網(wǎng)應(yīng)對極端氣候設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
張宏杰 趙斌濱 劉暢 楊風(fēng)利
近年來，全球各類極端天氣頻發(fā)。受此影響，電網(wǎng)迎峰度夏可能面臨的威脅主要來自于極端強(qiáng)風(fēng)、降水引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，極端高溫引發(fā)的山火等。雖然近年來各類電網(wǎng)相關(guān)規(guī)范在不斷制訂、修訂或完善中，但強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致的倒塔、臺風(fēng)過境期間導(dǎo)致的風(fēng)偏跳閘、強(qiáng)降雨引發(fā)的地基承載性能喪失、大規(guī)模山體滑坡造成的鐵塔基礎(chǔ)破壞、大范圍山火引發(fā)的塔線體系故障依然時有發(fā)生。因此，有必要審視相關(guān)規(guī)范在哪些方面已滯后于當(dāng)前環(huán)境條件的變化，并以此為突破口找到未來科研攻關(guān)的重點(diǎn)方向，為電網(wǎng)安全度夏提供更有力的保障。
電網(wǎng)抗強(qiáng)風(fēng)設(shè)計亟需引入野外風(fēng)場實(shí)測成果
設(shè)計風(fēng)速是對結(jié)構(gòu)物安全影響最為突出的一個設(shè)計參數(shù)。當(dāng)極端強(qiáng)風(fēng)量值超過設(shè)計風(fēng)速，就會發(fā)生倒塔。當(dāng)前國家電網(wǎng)有限公司設(shè)計建造的輸電線路的設(shè)計風(fēng)速取值主要依據(jù)風(fēng)區(qū)分布圖。雖然當(dāng)前的風(fēng)區(qū)分布圖每年都在不斷完善，但極端強(qiáng)風(fēng)樣本（比如臺風(fēng)樣本）往往被淹沒在海量的季風(fēng)樣本中，導(dǎo)致沿海臺風(fēng)多發(fā)區(qū)的設(shè)計風(fēng)速統(tǒng)計結(jié)果被低估，這就給沿海強(qiáng)臺風(fēng)區(qū)輸電線路安全埋下了隱患。針對此情況，公司已開展了一些沿海地區(qū)強(qiáng)臺風(fēng)區(qū)設(shè)計風(fēng)區(qū)統(tǒng)計方法的研究，但臺風(fēng)樣本較為匱乏，已取得的研究成果也尚未在風(fēng)區(qū)分布圖中有所反映。因此，有必要針對沿海強(qiáng)臺風(fēng)區(qū)劃分及與之匹配的臺風(fēng)設(shè)計風(fēng)速開展更為深入、系統(tǒng)、持續(xù)的研究。
極端強(qiáng)風(fēng)的另外一個重要影響就是導(dǎo)致大量風(fēng)偏跳閘。臺風(fēng)過境期間，導(dǎo)地線風(fēng)偏尤其是引流線（跳線）風(fēng)偏跳閘的記錄明顯增多。針對此情況，公司已開展了一些不同地貌下檔距折減系數(shù)的研究。但由于此類實(shí)測系統(tǒng)造價昂貴、實(shí)測周期長、運(yùn)維難度大，導(dǎo)致地貌類型有限，數(shù)據(jù)也較為匱乏，已取得的研究成果也尚未在規(guī)范中有所反映。因此，有必要針對檔距折減系數(shù)開展更為深入、系統(tǒng)、持續(xù)的研究。
除此以外，山區(qū)微地形效應(yīng)也會隨著強(qiáng)風(fēng)發(fā)生概率提升而不斷凸顯。因此，沿海省份需加強(qiáng)對山區(qū)微地形風(fēng)速加速效應(yīng)的仿真研究，并對危險地段塔位開展必要的偶然工況設(shè)計校核。
電網(wǎng)地質(zhì)災(zāi)害亟需從全壽命周期角度開展綜合防控
當(dāng)前，極端降雨引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害也呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢。在此氣候背景下，電網(wǎng)運(yùn)行安全面臨前所未有的挑戰(zhàn)。2021年“7·20”河南特大暴雨、2023年“7·30”京津冀大面積洪災(zāi)等重大極端事件，有的誘發(fā)山體滑坡和山洪泥石流等重大地質(zhì)災(zāi)害。公司多條重要輸電線路受到影響，造成電網(wǎng)故障或停運(yùn)。目前，電網(wǎng)地質(zhì)災(zāi)害防控形勢異常嚴(yán)峻，暴露出當(dāng)前電網(wǎng)部分區(qū)域設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)滯后，難以滿足當(dāng)前環(huán)境變化的需求。因此，有必要堅持系統(tǒng)觀念，從工程規(guī)劃建設(shè)到運(yùn)維的全過程推動重要電網(wǎng)設(shè)備重大地質(zhì)災(zāi)害隱患全壽命周期綜合防控。
目前地質(zhì)災(zāi)害在電網(wǎng)工程規(guī)劃建設(shè)時的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，只在路徑選擇時進(jìn)行了“宜避開不良地質(zhì)地帶和采動影響區(qū)”“當(dāng)無法避讓時，應(yīng)采取必要的措施”的規(guī)定，對塔位位置選擇、基礎(chǔ)型式選取以及相關(guān)防治措施等并未作出詳細(xì)規(guī)定，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)精細(xì)化程度不足。同時，“以避為主”的原則使得地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和識別的精準(zhǔn)性顯得尤為關(guān)鍵。目前電網(wǎng)工程建設(shè)期的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查主要以資料搜集和現(xiàn)場踏勘為主，而復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害又具有隱蔽性強(qiáng)、規(guī)模大、風(fēng)險高的特點(diǎn)，同時還存在高速遠(yuǎn)程滑坡這一類極端災(zāi)害。以注重地質(zhì)災(zāi)害表象特征為主的傳統(tǒng)調(diào)查手段無法有效應(yīng)對這種高隱蔽性潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患。隨著電網(wǎng)運(yùn)行期孕災(zāi)環(huán)境變化和極端天氣誘發(fā)，很多潛在隱形地質(zhì)災(zāi)害問題突出，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
電網(wǎng)地質(zhì)災(zāi)害亟需從全壽命周期的角度開展綜合防控工作。一是堅持系統(tǒng)觀念，推動重要電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期綜合管控，從工程規(guī)劃建設(shè)到運(yùn)維的全過程、全壽命周期角度，對重要工程潛在風(fēng)險進(jìn)行預(yù)判，深化沿線重大地質(zhì)災(zāi)害綜合防控，重要工程、重點(diǎn)區(qū)域適當(dāng)提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，建立全鏈條式的電網(wǎng)設(shè)施本質(zhì)安全保障體系。二是聚焦突出問題，探索電網(wǎng)本體安全韌性提升關(guān)鍵技術(shù)。開展電網(wǎng)極端重大地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)演化機(jī)理及綜合防控技術(shù)攻關(guān)，持續(xù)優(yōu)化提升地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)警時效性和精準(zhǔn)性，開展基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)控強(qiáng)度、穩(wěn)變形設(shè)計優(yōu)化及防護(hù)措施研究。三是重視遙感專項(xiàng)調(diào)查，發(fā)揮衛(wèi)星高精度大范圍探測優(yōu)勢。四是完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，開展實(shí)時動態(tài)預(yù)測預(yù)警。
電網(wǎng)山火災(zāi)害防治亟待科學(xué)應(yīng)急和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)支撐
全球氣候變暖還導(dǎo)致山火頻發(fā)。無論是國外還是國內(nèi)，輸電線路山火應(yīng)對往往處于被動局面。美國、加拿大和我國均發(fā)生過山火影響輸電線路運(yùn)行事件。
目前，森林草原地帶高火險區(qū)域排查和辨識只能依靠投入人力和利用氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)研判風(fēng)險等級，而各類植被的火災(zāi)易燃性這一關(guān)鍵因素缺失，是當(dāng)前火險“辨而不準(zhǔn)”“查而不實(shí)”的根本原因。《森林火險氣象等級》（GB/T 36743—2018）在應(yīng)用中以行政區(qū)域?yàn)樽钚挝唬茈y滿足輸電通道區(qū)域精細(xì)化山火風(fēng)險預(yù)報。
此外，衛(wèi)星遙感、地面可視化等監(jiān)測手段難以準(zhǔn)確捕捉火災(zāi)初期征兆，如何讓“星—地”協(xié)同認(rèn)識火災(zāi)早期的“煙—溫—輻射”特征，是第一時間發(fā)現(xiàn)火情的關(guān)鍵。當(dāng)前山火多源感知樣本庫及構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)缺失，是火災(zāi)發(fā)現(xiàn)時效性受到制約的重要原因。在災(zāi)中，地形、植被、氣象等多因素耦合驅(qū)動下，火災(zāi)規(guī)模和未來發(fā)展態(tài)勢不確定性高、預(yù)測難度大，尤其是對于線路本體損傷、跳閘風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)不完善，導(dǎo)致當(dāng)前應(yīng)急處置和緊急避險常處于被動局面。
因此，在電網(wǎng)山火防治標(biāo)準(zhǔn)支撐上，亟待開展貫穿于災(zāi)害應(yīng)對全過程的科技創(chuàng)新工作。一是完善線下植被火災(zāi)易燃性評估標(biāo)準(zhǔn)，掌握各類植被的引燃和蔓延條件，提升火險辨識準(zhǔn)確性，為促進(jìn)“事前發(fā)力”“預(yù)防在先”提供科學(xué)依據(jù)和理論方法支撐。二是完善線路山火感知參數(shù)樣本庫構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮公司科研機(jī)構(gòu)災(zāi)害試驗(yàn)研究能力，構(gòu)建涵蓋煙、溫、輻射等山火特征參量，打破傳統(tǒng)的山火單一參數(shù)監(jiān)測滯后性短板，實(shí)現(xiàn)“臨災(zāi)響應(yīng)”“發(fā)現(xiàn)在早”。三是盡快填補(bǔ)山火態(tài)勢研判技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)空白，強(qiáng)化火情預(yù)測前瞻性，通過預(yù)測火情發(fā)展態(tài)勢，科學(xué)制訂處置方案并提早調(diào)度處置力量，提高“處置在早”科技水平并促進(jìn)山火被動應(yīng)對向主動應(yīng)急轉(zhuǎn)變。（作者單位：中國電科院）
責(zé)任編輯：余璇
