论坛丨持续提升电网应对极端气候设防标准

来源：《国家电网》 时间：2024-07-15 16:29

持续提升电网应对极端气候设防标准

张宏杰　赵斌滨　刘畅　杨风利　

　　近年来，全球各类极端天气频发。受此影响，电网迎峰度夏可能面临的威胁主要来自于极端强风、降水引发的地质灾害，极端高温引发的山火等。虽然近年来各类电网相关规范在不断制订、修订或完善中，但强风导致的倒塔、台风过境期间导致的风偏跳闸、强降雨引发的地基承载性能丧失、大规模山体滑坡造成的铁塔基础破坏、大范围山火引发的塔线体系故障依然时有发生。因此，有必要审视相关规范在哪些方面已滞后于当前环境条件的变化，并以此为突破口找到未来科研攻关的重点方向，为电网安全度夏提供更有力的保障。

　　电网抗强风设计亟需引入野外风场实测成果

　　设计风速是对结构物安全影响最为突出的一个设计参数。当极端强风量值超过设计风速，就会发生倒塔。当前国家电网有限公司设计建造的输电线路的设计风速取值主要依据风区分布图。虽然当前的风区分布图每年都在不断完善，但极端强风样本（比如台风样本）往往被淹没在海量的季风样本中，导致沿海台风多发区的设计风速统计结果被低估，这就给沿海强台风区输电线路安全埋下了隐患。针对此情况，公司已开展了一些沿海地区强台风区设计风区统计方法的研究，但台风样本较为匮乏，已取得的研究成果也尚未在风区分布图中有所反映。因此，有必要针对沿海强台风区划分及与之匹配的台风设计风速开展更为深入、系统、持续的研究。

　　极端强风的另外一个重要影响就是导致大量风偏跳闸。台风过境期间，导地线风偏尤其是引流线（跳线）风偏跳闸的记录明显增多。针对此情况，公司已开展了一些不同地貌下档距折减系数的研究。但由于此类实测系统造价昂贵、实测周期长、运维难度大，导致地貌类型有限，数据也较为匮乏，已取得的研究成果也尚未在规范中有所反映。因此，有必要针对档距折减系数开展更为深入、系统、持续的研究。

　　除此以外，山区微地形效应也会随着强风发生概率提升而不断凸显。因此，沿海省份需加强对山区微地形风速加速效应的仿真研究，并对危险地段塔位开展必要的偶然工况设计校核。

　　电网地质灾害亟需从全寿命周期角度开展综合防控

　　当前，极端降雨引发的地质灾害也呈现高发态势。在此气候背景下，电网运行安全面临前所未有的挑战。2021年“7·20”河南特大暴雨、2023年“7·30”京津冀大面积洪灾等重大极端事件，有的诱发山体滑坡和山洪泥石流等重大地质灾害。公司多条重要输电线路受到影响，造成电网故障或停运。目前，电网地质灾害防控形势异常严峻，暴露出当前电网部分区域设防标准滞后，难以满足当前环境变化的需求。因此，有必要坚持系统观念，从工程规划建设到运维的全过程推动重要电网设备重大地质灾害隐患全寿命周期综合防控。

　　目前地质灾害在电网工程规划建设时的设防标准，只在路径选择时进行了“宜避开不良地质地带和采动影响区”“当无法避让时，应采取必要的措施”的规定，对塔位位置选择、基础型式选取以及相关防治措施等并未作出详细规定，导致地质灾害设防标准精细化程度不足。同时，“以避为主”的原则使得地质灾害调查和识别的精准性显得尤为关键。目前电网工程建设期的地质灾害调查主要以资料搜集和现场踏勘为主，而复杂地质环境区的地质灾害又具有隐蔽性强、规模大、风险高的特点，同时还存在高速远程滑坡这一类极端灾害。以注重地质灾害表象特征为主的传统调查手段无法有效应对这种高隐蔽性潜在地质灾害隐患。随着电网运行期孕灾环境变化和极端天气诱发，很多潜在隐形地质灾害问题突出，严重威胁电网安全稳定运行。

　　电网地质灾害亟需从全寿命周期的角度开展综合防控工作。一是坚持系统观念，推动重要电网设备全寿命周期综合管控，从工程规划建设到运维的全过程、全寿命周期角度，对重要工程潜在风险进行预判，深化沿线重大地质灾害综合防控，重要工程、重点区域适当提高设防标准，建立全链条式的电网设施本质安全保障体系。二是聚焦突出问题，探索电网本体安全韧性提升关键技术。开展电网极端重大地质灾害成灾演化机理及综合防控技术攻关，持续优化提升地质灾害预测预警时效性和精准性，开展基础与上部结构控强度、稳变形设计优化及防护措施研究。三是重视遥感专项调查，发挥卫星高精度大范围探测优势。四是完善监测网络，开展实时动态预测预警。

　　电网山火灾害防治亟待科学应急和设防标准支撑

　　全球气候变暖还导致山火频发。无论是国外还是国内，输电线路山火应对往往处于被动局面。美国、加拿大和我国均发生过山火影响输电线路运行事件。

　　目前，森林草原地带高火险区域排查和辨识只能依靠投入人力和利用气象监测数据研判风险等级，而各类植被的火灾易燃性这一关键因素缺失，是当前火险“辨而不准”“查而不实”的根本原因。《森林火险气象等级》（GB/T　36743—2018）在应用中以行政区域为最小单位，很难满足输电通道区域精细化山火风险预报。

　　此外，卫星遥感、地面可视化等监测手段难以准确捕捉火灾初期征兆，如何让“星—地”协同认识火灾早期的“烟—温—辐射”特征，是第一时间发现火情的关键。当前山火多源感知样本库及构建标准缺失，是火灾发现时效性受到制约的重要原因。在灾中，地形、植被、气象等多因素耦合驱动下，火灾规模和未来发展态势不确定性高、预测难度大，尤其是对于线路本体损伤、跳闸风险评估标准不完善，导致当前应急处置和紧急避险常处于被动局面。

　　因此，在电网山火防治标准支撑上，亟待开展贯穿于灾害应对全过程的科技创新工作。一是完善线下植被火灾易燃性评估标准，掌握各类植被的引燃和蔓延条件，提升火险辨识准确性，为促进“事前发力”“预防在先”提供科学依据和理论方法支撑。二是完善线路山火感知参数样本库构建标准，充分发挥公司科研机构灾害试验研究能力，构建涵盖烟、温、辐射等山火特征参量，打破传统的山火单一参数监测滞后性短板，实现“临灾响应”“发现在早”。三是尽快填补山火态势研判技术标准空白，强化火情预测前瞻性，通过预测火情发展态势，科学制订处置方案并提早调度处置力量，提高“处置在早”科技水平并促进山火被动应对向主动应急转变。（作者单位：中国电科院）

责任编辑：余璇