2015年 第3卷 第3期 2015 Vol. 3 No. 3 中国电力 Electric Power 阳江沿海地区电网安全与规划建设研究
摘要：阳江沿海地区台风、暴雨、雷电等极端天气对电网的安全运行造成重大影响，为提高阳江电网抗击极端天气能力，最大限度减少电网损坏与大面积停电，提高供电安全，本文分析了阳江沿海地区极端天气特点与阳江电网极端天气受灾情况，评估了影响阳江电网安全运行的主要风险点与薄弱环节，提出了适应阳江电网的相关规划建设技术标准，通过对变电站与输电线路规划建设与实施抗风加固方案，在近几次台风袭击中电网受灾停电情况、设备损坏与主网运行风险等明显减少，取得了良好的社会经济效益。
关键词：沿海地区；极端天气；电网安全运行；抗风加固；电网规划建设技术标准
Research on power grid security and its planning & construction of the Yangjiang coastal area
Abstract: The extreme weather of the Yangjiang coastal area caused significant effect on the safe operation of local power grid, such as typhoon, rainstorm, lightning and so on. In order to improve the ability against extreme weather in Yangjiang power grid, minimize the damage of large area blackout, and improve the power supply security, this paper analyzes the characteristics of extreme weather in Yangjiang coastal area and the disaster situation in Yangjiang power grid. The effect of weak links with major risks of safe operation of Yangjiang power grid is evaluated. Some technical standards for the planning & construction adapted to Yangjiang power grid are put forward. Through the planning & construction of wind-resistant reinforcement scheme to the transformer substation and transmission line, the power grid outage, equipment damage and the main operating risk is reduced obviously in recent typhoon disaster. The social economic benefits are achieved.
Key words: Coastal area; extreme weather; the safe operation of power grid; Wind-resistant reinforcement; technical standards for the planning & construction of power grid
阳江地处沿海台风高发地区，台风、暴雨、雷电等极端天气及其产生的洪涝、塌方、泥石流等灾害频繁发生。历次台风登陆，均对阳江电网尤其是中低压配电网造成重大破坏，对人民正常生产生活秩序造成重大影响。
为提高阳江电网抗击极端天气能力，减少电网受灾损失，降低电网的事故跳闸率，最大限度减少台风造成的电网损坏与大面积停电，提高阳江电网的供电安全性，抵御沿海地区极端天气灾害对电网的影响，迫切需要从电网规划、设计、建设与运维层面全方位研究沿海地区的特殊性及对电网的影响，提出对阳江现状电网改造、未来电网规划的建设性意见与对策，提升阳江电网对沿海地区的适应能力。
1 阳江沿海地区极端天气特点
1.1 地理位置
阳江市位于广东省西南沿海，紧邻珠三角，南临南海。辖阳西、阳东两县和江城区，代管阳春市（县级市），设海陵岛经济开发试验区和阳江高新技术产业开发区。最长河流为漠阳江，全长约199公里，南北贯穿全市，自北向南流入南海。 1.2 地形地貌特征
阳江地势自北向南倾斜，依山傍海。从北部中低山、低山区到中部的丘陵区，逐渐过渡为南部开阔的沿海平原区。中低山、低山区及岩溶低山峰丛林地貌区，地质灾害较发育。 1.3 气候特征
2
中国电力 第3卷
Table 2 The line tripping caused by typhoon in Yangjiang power grid
阳江市地处亚热带，属南亚热带季风气候，冬半年受极地冷高压脊控制，盛行东北季风；夏半年则为季风低压、热带气旋所影响，盛行西南和东南季风。主要气候特点为气候温暖，热量资源丰富，降水丰沛，灾害频繁，风能资源丰富。
阳江沿海地区台风、暴雨、雷电等气象灾害时有发生，尤其是台风灾害特别严重。按广东省气象局规定，记录到最大风力≥8级或日降雨≥100mm，称为受热带气旋严重影响【1】。根据这个标准，影响阳江市的台风平均2～3个/年，严重影响的1.5个/年，影响时间最早为4月(2008年)，最晚为11月(1993年)，主要影响时间是6～9月。 1.4 阳江地区大风情况
阳江沿海地区热带气旋是主要的气象灾害之一，也是形成大风和暴雨的主要天气系统之一，其危害性在于不仅风大、影响范围广，而且强风持续时间长；不仅雨量大，而且在大风暴雨的共同作用下，使危害加剧具有很强的破坏力【2】。2006年至2013年阳江沿海地区遭受台风情况如表1所示。
表1 阳江沿海地区台风情况一览表
Table 1 The list of typhoons in coastal areas of Yangjiang 时间 2006-8-3 2008-9-24 2008-4-19 2009-9-15 2009-7-18 2010-7-22 2010-9-20 2011-6-23 2011-9-29 2012-6-29 2012-8-17 2012-7-22 2013-8-14
名称 派比安 黑格比 浣熊 巨爵 莫拉菲 灿都 凡亚比 海马 纳沙 杜苏芮 启德 韦森特 尤特
登陆地 茂名电白 茂名电白 阳江阳东 江门台山 深圳南澳 湛江吴川 福建漳浦 茂名电白 湛江徐闻 珠海南水 湛江麻章 江门台山 阳江阳西
最大风速(m/s) 33 50 17 28 38 35 35 30 35 25 38 20 42
中心风力(级) 12 15 7 10 13 12 12 11 12 10 13 8 14
名称 派比安 黑格比 浣熊 巨爵 莫拉菲 灿都 凡亚比 海马 纳沙 杜苏芮 启德 韦森特 尤特
500kV 0 0 / 0 0 0 / / 0 0 /
220kV 9 13 0 / 0 0 0 / / 0 0 /
110kV 7 19 0 / 5 3 1 0 1 / 0 0 /
35kV 23 26 7 / 50 6 10 0 11 / 0 6 /
线路倒（杆）塔、断线情况统计如表3所示。
表3 阳江电网台风导致线路倒塔情况（单位：基）
Table 3 The line collapsing caused by typhoon in Yangjiang power grid 名称 派比安 黑格比 浣熊 巨爵 莫拉菲 灿都 凡亚比 海马 纳沙 杜苏芮 启德 韦森特 尤特
500kV 0 0 0 0 0 0 0 / 0 / 0 0 0
220kV 0 0 0 0 0 0 0 / 0 / 0 0 0
110kV 0 24 0 48 0 0 0 / 0 / 0 0 0
35kV 5 0 0 19 0 0 0 / 0 / 0 0 0
综上，电网受灾主要表现在110kV及以下电网，与台风登陆地及最大风速呈现正相关特点。
3 阳江沿海地区电网现状
阳江电网目前拥有500kV变电站一座，220kV变电站6座，110kV变电站36座，35kV变电站15座。500kV线路10条，220kV线路18条，110kV线路48条，35kV线路11条。
根据《广东沿海地区电网防御台风技术标准及加固措施》等技术文件，阳江地区沿海60公里内区域被确定为防御台风的区域。籍此排查，在防御台风区域内将上述线路根据其所处风区按杆塔编号进
2 电网极端天气受灾情况
根据调研资料，2006年至2013年，阳江电网受台风影响，主要造成线路跳闸、倒塔、断线等灾害。线路跳闸情况统计如表2所示。
表2 阳江电网台风导致线路跳闸情况（单位：次）
第3期
阳细斌，刘为雄，欧阳丽敏等：阳江沿海地区电网安全与规划建设研究 3
行区域段划分，共141段线路。其中500kV线路共24段，220kV线路共38段，110kV线路共64段，35kV线路共15段；分别占17.0%、27.0%、45.4%、10.6%。本文以此作为阳江沿海地区电网。为简化叙述，以下描述的电网如无特别申明均指阳江沿海地区电网。
鉴于国标于2010年以GB50545-2010、GB50061-2010发布了相关新规程，2010年7月1日后线路设计执行新规程。结合阳江电网主要受灾情况，分别对线路的设计投运时间、设计风速、防雷水平等进行统计分析。 3.1 线路设计投运时间
以2010年7月1日为新旧规程执行分界点，统计的141段线路中，共有100段采用1999年旧规程【3】【4】进行设计，占比达70.9%。2000年以前投运的线路共29段，占比20.6%。 3.2 线路设计风速
（1）基本设计风速占比情况
【6】对线路设计重现期、新规程【5】离地10m高
的10min 平均最大风速做出了相应规定。
将阳江电网现有线路的设计风速依据新规程进行高度换算与重现期换算后，再统计其基本设计风速占比情况，结果如表4所示。
表4 现有线路基本设计风速占比（%）
Table 4 The distribution proportion (%) of basic designing wind-speed of
existing lines
设计风速(m/s) 电压等级(kV) 500 220 110 35 30 0 0 0 13.3 31 0 0 0 20.0 33 83.3 10.5 0 0 35 0 68.4 98.4 13.3 37 16.7 5.3 0 53.3 39 0 5.3 1.6 0 40 0 5.3 0 0 带图风速标准的线路占71.42%；220kV线路设计基本风速均达到风带图风速标准；110kV线路设计基本风速低于风带图风速标准的线路占18.75%；35kV线路设计基本风速低于风带图风速标准的线路占33.33%。。详情如表5所示，表中所列风速差值系线路设计风速与对应风带图要求的差值。
表5 现有线路基本设计风速评估情况
Table 5 The evaluation of basic designing wind-speed of existing lines 序号
线路名称
杆塔牌号
折算后设计风速（m/s）
风速差值（m/s）
500kV线路
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
茂蝶甲线 茂蝶乙线 西蝶甲线 西蝶甲线 西蝶甲线 西蝶乙线 西蝶乙线 西蝶乙线 阳五甲线 阳五乙线
#191-#296 #190-#290 #1-#50 #51-#100 #101-#110 #1-#50 #51-#100 #101-#110 #1-#31 #1-#31 110 kV线路
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
福双甲线 福双乙线 漠港甲线 漠港乙线 平海甲线 平海乙线 织双线 雷海甲线 雷海乙线 平古线 平闸线 古闸线
#51-#55 #51-#55 #19-#42 #19-#41 #80-#121 #80-#113 #55-#84 #1-#25 #1-#25 #27-#85 #26-#99 #1-#67 35 kV线路
1 2 3 4 5
东织线 东织线 福沙乙线 福新线 程塘线
#1-#119 #120-#147 #34-#73 #1-#37 #1-#61
31.79 31.79 30 30 30
-3.21 -1.21 -7 -5 -3
35 35 35 35 34.75 34.75 34.75 35 35 34.75 34.75 34.75
-2 -2 -2 -2 -2.25 -2.25 -2.25 -2 -2 -2.25 -2.25 -4.25
32.56 32.56 32.56 32.56 32.56 32.56 32.56 32.56 37 37
-2.44 -2.44 -6.44 -4.44 -2.44 -6.44 -4.44 -2.44 -2 -2
注：500 kV线路按10m高、50年一遇统计，220 kV及以下线路按10m高、30年一遇统计.
（2）基本设计风速评估
广东电网公司于2014年7月4日颁布了《广东
省沿海地区设计基本风速分布图》，该分布图（以下简称风带图）分别按30年和50年两种重现期的设计基本风速进行了绘制，实际上提出了相应的规划设计要求。
按此要求，对阳江电网现有线路的设计风速进行评估。500kV线路中，线路设计基本风速低于风
3.3 线路防雷水平
4
中国电力
失(220kV或110kV) 同一变电站同一电压等级任
5
意两台主变跳闸 同一变电站同一电压等级任
6
意两台主变跳闸 220kV站同一电压等级母线全7
失(220kV或110kV) 220kV站同一电压等级母线全8
失(220kV或110kV)
9 10
任一段母线跳闸 任一回交流线路跳闸
母线
第3卷
（1）500kV线路，旧规程要求“保护角宜采用10°～15°”，现有24段线路中有20段（占比约83.3%）采用旧规程进行防雷设计，不满足新规程“500kV单回路线路保护角不宜大于10°以及220kV及以上同塔双回或多回线路的保护角均不宜大于0°”的要求。
（2）220kV 线路，现有38段线路中26段（占比约68.4%）按照旧规程要求“宜采用20°左右”保护角进行防雷设计，不满足现有规程“330kV及以下单回路线路保护角不宜大于15°，双回或多回线路保护角不宜大于0°”的要求。
（3）110kV线路，旧规程要求“山区110kV线路单地线送电线路宜采用25°左右”，对双地线保护角并无严格要求，但现有线路64段线路中有43段（占比约68.3%）采用旧规程进行防雷设计。不满足新规程要求“110kV单回路线路保护角不宜大于15°，双回或多回线路保护角不宜大于10°”
（4）35kV线路，有11段采用旧规程进行设计，4段采用新规程进行设计。新旧版本规程对35kV线路的防雷要求相同，从防雷角度而言，不需对35kV线路进行改造。
500kV蝶岭站#3、#4主变
500kV蝶岭站#2、#4主变 220kV登高站#1M、#2M、#5M、
#6M母线
220kV漠南站#1M、#2M母线 220kV漠南站#1M母线 220kV漠镍甲线
减供城市
事故前电
序
事故
网负荷
号 等级
(MW)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
重大 较大 较大 较大 一般 一般 一般 一般 一般
1520 390 390 390 1520 1520 1520/840 1520/840 1520/840 1520/840
(MW)) 1520 382 240 240 465 465 260 220 198 198
（%） 100.0% 98.0% 61.5% 61.5% 30.6% 30.6% 31.0% 25.0% 23.7% 23.7%
数(户)
比例(%)
813760 279483 153979 153979 182749 182749 34702 1362 1 1
100.0% 94.4% 52.0% 52.0% 22.4% 22.4% 4.3% 0.2% 0.0% 0.0%
负荷
荷比例
供电用户
数停电的
减供
减供负
减供城市
供电用户
4 电网安全运行的风险点与薄弱环节
根据《电力安全事故应急处置和调查处理条例》（国务院599号令）与阳江电网实际，在电力事故风险评估中主要考虑的故障类型有：单一元件故障（单一线路跳闸、单一主变跳闸、单一母线跳闸）；同塔双回及以上线路跳闸；同一变电站同一电压等级两条母线跳闸；同一变电站同一电压等级母线跳闸；同一变电站两台主变跳闸。电力事故风险梳理情况如表6所示。
表6 阳江电网电力安全事故风险情况
Table 6 The risk of electric power safety accident of Yangjiang power grid 序号 1
失(500kV或220kV) 220kV站同一电压等级母线全2
失(220kV或110kV) 同一变电站同一电压等级任
3
意两台主变跳闸
4
220kV站同一电压等级母线全
220kV春城站110kV #1M、#2M220kV春城站#1、#2主变
母线 #6M母线
220kV春城站220kV #1M、#2M
故障类型
500kV站同一电压等级母线全
故障元件
500kV蝶岭站#1M、#2M、#5M、
10 一般
注：表中负荷统计均含直供大用户，“/”下方为谷期负荷；500kV
蝶岭站#2、#3、#4主变容量分别为750MVA、750MVA、1000MVA。
经减供负荷等指标核算，梳理出阳江电网重大电力事故风险1项，较大电力事故风险共3项，一般电力事故风险共6项。此外，尚有一级电力事件风险共2项，二级电力事件风险共10项，三级电力事件风险共2项，限于篇幅、未详细列举。
5 电网规划建设方案与相关技术标准
5.1 规划建设方案
鉴于对阳江电网电力事故风险的消除与对电网安全运行的风险点与薄弱环节的改善， 阳江电网规划建设500kV回隆（阳西）输变电工程（含500kV蝶岭～回隆（阳西）、阳西电厂～回隆（阳西）线路工程）。220kV城北、城南、银岭、儒洞输变电工程
第3期
阳细斌，刘为雄，欧阳丽敏等：阳江沿海地区电网安全与规划建设研究 5
以及220kV平地～城南、阳江～漠南、城北～恩平、坝基头～蝶岭输电线路工程以及220kV登高～翌川第II回输电线路工程。110kV始安（西区）、埠场、金郊（上东）、白沙Ⅱ、潭塘、园区I、滨海、北惯（那味）、新洲、那龙、尖山（雅韶）、新圩、沙扒、溪头输变电工程以及城北变电站配套110kV 线路工程、市区四围（那格）站配套线路完善工程等。
阳江海陵岛为广东省第二大岛，下辖海陵、闸坡两镇，旅游资源丰富。目前海陵岛电网仅通过110 kV平岗至闸坡双回线供电，且2回线路均通过海陵大堤上的同一输电走廊与外部联络，与阳江电网联络薄弱，供电可靠性较低。海陵岛社会经济的发展对供电可靠性提出了更高的要求，但阳江海陵岛是台风多发区域。为确保岛上用户的连续可靠供电，提高海陵岛电力系统抵御自然灾害能力，目前正在建设海陵岛连接阳江主网的第3 回110 kV线路（海底电缆）作为备用送电通道，与110kV银滩输变电工程，以提高岛上供电能力与供电可靠性。 5.2 线路防台风相关技术标准
主要涉及线路路径选择、设计风速选择、导地线选择、绝缘子和金具选择、杆塔型式及荷载核验、杆塔结构与基础等相关技术标准，详见《沿海地区
电网规划特性及方法研究》专题【7】【8】。
6 电网抗风加固实施方案
6.1 变电站防风加固措施
根据变电站风偏及防洪防涝调研情况，目前所有变电站站址与进站道路等均满足规范所要求的相关洪水位防洪标准。
变电站构架风偏情况调查数据表明，220kV出线间隔中不满足风偏要求的悬垂绝缘子共约48串，110kV出线间隔中不满足要求的悬垂绝缘子共约510串。不合格原因均为边相跳线与构架间的实测净距低于最小净距。
对于不合格的间隔，可采取以下改造措施： （1）在不合格间隔的边相跳线上加装氟硅高压绝缘护套，使得边相导线与构架之间形成护套与空气的双重绝缘。对于220kV间隔，采用8mm绝缘护套，对于110kV间隔，采用6mm绝缘护套。
（2）若不合格间隔未安装悬垂绝缘子串，可通过加装悬垂绝缘子串，否则可将单串绝缘子改为V
型串，减小风偏，使实测净距满足要求。 6.2 线路防风加固措施
对既有线路可采取以下措施实施加固【9～11】： （1）对于投运年限时间较长且杆塔为电线杆的
线路，宜将转角杆更换为耐张塔或逐步将全线电线杆改造成铁塔。
（2）对于线路设计风速未达设防要求的可采用对直线杆加装防风拉线、增加耐张塔或将直线塔改为耐张塔的方式控制耐张段长度等方式实施加固，使之达到设防要求。
（3）对于单回路线路的直线塔中相可采用V型绝缘子串取代I型悬垂串；若档距较大的，可考虑把边相单联悬垂串改造成双联悬垂串。
（4）对于500kV及以下线路采用的干字型耐张塔，可通过在地线横担上构造2个跳线串挂点，将杆塔中相跳线串由单跳改为双跳，在跳线上加入刚性的角钢以避免双跳间的跳线弧垂，同时将两个跳线串向两侧撑开，从而减小角钢在水平面上的转动角度；对于边相，将内角侧由直跳改为单跳，外角侧40度以内的采用单跳，超过40度的改为双跳。同时，线路宜采用刚性跳线。 6.3 线路防雷改造措施
根据阳江地区历年电网线路雷击事故的资料，对雷击事故率较高的线路或重要线路可采取如下防雷改造措施：
（1）降低接地电阻：对雷击事故率较高的线路，逐基排查接地电阻是否满足规范相关要求。对不满足要求的杆塔，可采用增加垂直接地体，伸长接地体、加装接地模块等改造措施降低接地电阻。
（2）增加线路绝缘水平：对雷击事故率较高的双回路线路，对其所使用的杆塔进行塔头间隙验算，在塔头间隙满足规程要求的条件下，可采用不平衡绝缘的方式，通过增加绝缘子片数（1片或2片）或是更换高一级复合绝缘子，提高其中一回路的绝缘水平，从而实现对现有线路不平衡绝缘配置。
（3）加装线路避雷器：对现有运行线路加装线路避雷器，是目前防雷改造措施中较常用的方法。通过统计现有线路的雷击事故率，明确线路避雷器的保护对象，选用合适的避雷器。
（4）减小地线保护角
现有线路在技术经济允许的条件下，针对绕击
6
中国电力 第3卷
Power Grid and Countermeasures [J]. Southern Power System Technology, 2012，6（1）：42-45.
率较高线路的个别杆塔，可通过加长地线横担的方
法，合理减小地线保护角。改造后地线保护角满足现有规程对保护角的要求，并需验算塔头尺寸、铁塔基础受力等，该方案工作难度大，施工成本高。
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7 结语
阳江沿海地区极端天气对阳江电网的破坏主要
[11]
张锋，吴秋晗，李继红. 台风“云娜”对浙江电网造成的危害与表现在台风、暴雨、雷电等气象灾害引起电力线路停电甚至损毁。通过对现有电力线路的设计投运时间、设计风速、防雷水平等进行评估分析，梳理出阳江电网重大电力事故风险1项、较大电力事故风险共3项、一般电力事故风险共6项以及一级电力 事件风险共2项、二级电力事件风险共10项、三级电力事件风险共2项。针对影响阳江电网安全运行的主要风险点与薄弱环节，提出了电网规划建设与线路实施抗风加固的措施。在近几次台风如2014年7月19日登陆的“威马逊”等袭击时电网受灾停电情况、设备损失等大为减少，取得了较好的实际效果。
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阳江沿海地区电网安全与规划建设研究 - 图文
