超強臺風對浙江電網的影響及防范建議

張 怡

(浙江水利水電學院 電氣工程學院，浙江 杭州 310018)

2019年8月10日1時45分，1909號超強臺風利奇馬在浙江溫嶺登陸，登陸時中心最大風力16級，具有強度強、滯留長、風雨大、范圍廣、影響重等特點，對浙江等地電網造成嚴重破壞。臺風尤其是超強臺風是影響浙江電網安全運行的主要自然致災因素，對發、輸、變、配、用電等各個環節可能造成嚴重影響，極端情況下甚至造成大面積停電事故，給社會生產和人民生活造成重大損失和影響[1-2]。如何有效實現災前預防，災中應對處置，災后快速恢復，成為浙江電網的重要研究課題和重點工作任務。

本文收集整理建國以來登陸浙江的臺風案例，分析歸納其登陸規律，對近20 a嚴重影響浙江電網的部分超強臺風案例進行簡要回顧。以利奇馬超強臺風為例，總結臺風對浙江電網主要影響及致災形式。同時，借鑒同類電網經驗教訓，針對典型臺風破壞形式，從電網規劃、施工建設、運行維護、實時控制、應急處置等方面，提出針對性防范措施建議。

1 臺風定義、分類及登陸浙江的時空規律

臺風屬于熱帶氣旋的一種，其生命周期可劃分為生成、發展、成熟、消亡4個階段，影響半徑一般在50～500 km間。熱帶氣旋按照中心附近地面最大風速從強到弱遞減排序，可劃分為超強臺風、強臺風、臺風、強熱帶風暴、熱帶風暴和熱帶低壓等6個等級(見表1)。

表1 熱帶氣旋分類

依據中國氣象局出版的《臺風年鑒》《熱帶氣旋年鑒》[3]，建國以來登陸浙江的熱帶氣旋按年統計個數(見圖1)，具有以下統計規律[4-5]：

圖1 1949年以來浙江臺風年登陸次數

(1)1949—2019年間，共有44個臺風登陸浙江，平均0.63個/a，2004年共有3個臺風登陸浙江，為歷年最多。

(2)臺風登陸無明顯年度規律。1962—1971年連續10年無臺風登陸浙江。2002—2007年6年間每年都有臺風登陸浙江，接近歷史平均的3倍。

(3)登陸最早時間在5月27日(1961年04號臺風)，最晚在10月7日(2007年16號臺風)。44個臺風中有41個集中在7—9月，8月最多，共計有20個，占比45.45%。

(4)登陸臺風陸上維持時長平均為53 h，位居全國之首，臺風強度越高一般維持時間越長，這是由于沒有大型島嶼阻擋，浙江易受臺風正面襲擊，屬我國臺風災害最嚴重的省份之一。

(5)臺風移動方向往偏西、西北、偏北方向進入東海，才有可能登陸浙江，故臺風登陸浙江分為西行、西北行及北上三種路徑移動趨勢。

(6)從地理位置來看，廣東(3.97個/a)、海南(2.35個/a)、福建(1.82個/a)，浙江(0.63個/a)是中國大陸沿海易受臺風襲擊的省份。4個省之中，浙江遭受超強臺風登陸概率高。據中央氣象臺統計，建國以來登陸中國大陸的前10強有5個登陸浙江，占比50%(見表2)[6]。這是由于登陸廣東和海南多為發育相對較弱的南海臺風，登陸福建臺風通常先登陸中國臺灣島，強度會大為衰減。

表2 建國以來部分超強臺風登陸情況

2 浙江電網遭受利奇馬等超強臺風影響的回顧

綜合考慮臺風強度、社會影響、造成后果、電網設備破壞等因素，梳理2000年以來浙江電網遭受臺風嚴重影響典型案例，圖2為2000年以來嚴重影響浙江電網的臺風案例路徑。選取2019年利奇馬臺風、2006年桑美臺風以及2004年云娜臺風等超強臺風進行簡要回顧。

2.1 2019年利奇馬臺風嚴重影響華東電網

2019年8月10日1時45分，超強臺風利奇馬(國際編號1909)登陸浙江溫嶺市城南鎮，登陸時中心附近最大風力有16級(52 m/s)，造成60人死亡，直接經濟損失537.2億元。受其影響，據國家電網公布數據，華東及華北區域浙江、福建、上海、江蘇等省共計停電72座35 kV以上變電站(220 kV有3座、110 kV有 35座、35 kV有34座)、4 649條10 kV及以上線路(500 kV有 10條、220 kV有43條、110/66 kV有115條、35 kV有132條、10 kV有4 349條)、12.33萬個臺區，停電759.17萬用戶，其中浙江427.03萬戶，臺州、溫州電網受損嚴重[7]。

2.2 2006年桑美臺風嚴重影響溫州電網

2006年8月10日17時25分，超強臺風桑美(國際編號0608)登陸浙江蒼南馬站鎮，登陸時中心附近最大風力強度有17級(60 m/s)，最低氣壓925 hPa，造成483人死亡，直接經濟損失196.6億元。受其影響，溫州電網特別是溫州南部電網遭受嚴重破壞。據國網華東電網公司公布數據，華東主網與福建電網解列運行近4 h，全網共計停電61座35 kV以上變電站(220 kV 有2座、110 kV有 18座、35 kV 有41座)、4 649條次10 kV及以上線路(500 kV有17條次、220 kV 有15條次、110 kV有 52條次、35 kV有 74條次、10 kV 783條次)，共計損失負荷近86萬kW，其中溫州的蒼南、泰順、平陽3個縣發生較大范圍停電[8]。

2.3 2004年云娜臺風嚴重影響臺州電網

2004年8月12日20時，超強臺風云娜(國際編號0414)登陸浙江溫嶺市石塘鎮，登陸時中心附近最大風力強度有17級(58.7 m/s)，最低氣壓950 hPa，造成164人死亡，經濟損失181億元。受其影響，臺州、溫州電網遭受嚴重破壞，浙江其余地區電網也不同程度受到影響。全省共計停電35 kV以上變電站停電191座(其中220 kV變電站9座)，2 670條次10 kV及以上線路(500 kV有10條次，220 kV 有192條次，110 kV 有106條次，35 /10 kV有2 362條次)。主力發電廠臺州廠與系統解列，全部8臺機組停機，臺州電網負荷由99.7萬kW最低降至0.3萬 kW[9-10]。

3 超強臺風典型破壞形式及針對性預防

以利奇馬為例，超強臺風具有風力急、降雨猛、破壞強、范圍大等特點，可能引發風暴潮，易造成泥石流、山體滑坡等地質災害，其過境可能會對人身、電網、設備等安全構成嚴重威脅，極端情況下甚至造成局部電網瓦解崩潰，引發大面積停電事故。另外，臺風可能對關系國計民生的重要基礎設施造成巨大影響，導致交通、通訊癱瘓，水、氣、煤、油等供應中斷，進一步給電網抗災搶險、應急救援等工作開展制造較大困難。

3.1 超強臺風造成重大人身傷亡事故

從各省防臺抗臺經驗來看，確保人員安全應放在首位。浙江電網遭受超強臺風影響可能性大，防御臺風對人員安全工作要求應更高。利奇馬造成60人死亡，桑美造成483人死亡，云娜造成164人死亡，故而人員安全依然是防臺工作重點。

3.1.1 壓實責任守住安全底線

應以確保人身安全為底線，壓實責任，堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”方針，遵循“防、避、搶”原則，加強臺風來臨前的預防和登陸后的搶修兩道防線，實現“保人身、保電網、保供電”目標。

3.1.2 加強人員人身安全管理

臺風影響期間應密切跟蹤臺風路徑和走向，以人為本，科學避險，嚴禁冒險作業，在臺風十級風圈影響范圍內不得安排人員外出搶修、巡視，應停止安排倒閘操作等戶外工作。若有可能發生泥石流、洪水等區域，必須遵照政府統一指揮，及時做好人員撤離，不發生責任性人員意外傷害事故。

3.1.3 重視災后搶修安全管控

災后搶修具有環境復雜、時間緊迫、點多面廣等特點，必須嚴格落實安規和兩票等制度，圍繞不觸電、不倒桿、不高墜、不砸傷、不短路、不滑跌、不車禍、不中毒原則，保障人身安全前提下實施搶修。

3.2 超強臺風造成大面積停電事故

超強臺風過境，對主網和配網設備均會造成嚴重破壞，極易引發大面積停電事故。利奇馬臺風造成臺州電網遭受重大破壞，部分縣域電網接近全停狀態。國家能源局《關于電力系統防范應對臺風災害的指導意見》要求，電網公司要減小大規模、長時間停電造成的社會不良影響，在保障安全的前提下，盡快恢復電力供應。

3.2.1 適時啟用應急指揮響應

按照統一領導、預防為主、分級負責的原則，對應臺風應急特別重大(Ⅰ級)、重大(Ⅱ級)、較大(Ⅲ級)、一般(Ⅳ級)四類事件分級，按照“綜合協調、分類管理、分級負責、屬地為主”的要求，提前成立應急指揮部，及時發布應急預警，適時啟動應急響應。全過程開展臺風應急指揮會商，密切監視臺風和雨情、水情和指揮協調電網應急處置和災后搶修，為保障大電網安全建立高效指揮體系。

3.2.2 切實做好電網風險管控

針對臺風可能路徑，逐項分析可能發生的各項各類電網風險，落實針對性管控措施，如遵循《電力系統安全穩定導則》，合理安排開機方式與調整檢修任務，提前拉?？粘渚€路、開展關鍵設備特巡、恢復無人變電站值守等方式，使臺風影響期間盡量保持全接線全保護運行，避免單個電廠發電過大[11-12]，用足各類調整手段來優化電網運行。

3.2.3 保障大電網安全穩定運行

受臺風影響，若出現廠站全停時，及時補強網絡結構，盡快恢復母線及主變運行，有序恢復負荷。在可能發生系統穩定破壞或大面積停電緊急情況下，應按照保大電網安全原則，迅速采取措施限制事故發展。根據變化實時調整發電廠出力，優化全網潮流分布和正負備用水平，避免關鍵斷面重載、超載。避免事故擴大，對判明誤動的保護應盡快操作退出運行。若出現孤網小系統運行時，應科學選定調頻調峰廠，全力維持小系統安全運行，盡速安排并列操作并回大電網運行。

3.2.4 強化電網本質安全建設

本質安全建設應全面加強安全生產組織管理能力、源頭保障能力、隱患排查治理能力、風險管控能力、質量管控能力、隊伍素質能力、科技支撐能力、應急處置能力建設，其實質就是隊伍建設、電網結構、設備質量、管理制度核心要素的統一。這是保障電網安全防范大面積停電的綜合能力。

3.3 超強臺風嚴重影響變電站安全

強風可能導致變電站構架跳線、引下線等發生風偏導致母線閃絡跳閘，站外廣告牌、臨時工棚等吹入變電站砸傷設備。暴雨引發的洪水、泥石流對地勢低洼的變電站可能造成長時破壞。低氣壓和控制裝置進水，可能導致繼電保護裝置出現誤動、拒動，進一步擴大事故。樞紐變電站故障高發時，瞬時海量突發的各類故障信息，將大大超出運維人員日常承載能力，可能造成重要信息遺漏或誤判[13]。

3.3.1 全面開展隱患排查治理

針對臺風災害特點，全面開展變電站防臺抗臺隱患排查治理，及時消除缺陷和隱患。重點應放在檢查變電站周邊隱患整改情況，變電站建筑物及端子箱、機構箱、匯控箱等設備的防雨、防滲漏措施是否到位。

3.3.2 提高變電站防臺設計規劃標準

臺風影響高發地區，可考慮變電站GIS室內化等措施，切實提升防風能力。220 kV及以上變電站應合理提高防洪抗澇設計標準，地勢低洼場站必須采用可靠的防洪排澇措施。

3.3.3 加強變電站周邊環境整治

及時清理變電站周邊易漂浮物等隱患，防止站外雜物影響變電站安全運行。

3.3.4 加強人手提高應急處置能力

臨時加強樞紐變電站人員配置，針對可能存在的大量事故，提高變電站應急處置能力。

3.4 超強臺風嚴重破壞輸電線路

輸電網具有覆蓋面廣、野外運行環境復雜、受外力影響可能性大等特點，強風可能造成倒塔、斷線、風偏跳閘、吹浮物砸傷線路等，暴雨引發的泥石流、洪水等可能造成塔基受損、沖毀等，另外臺風吹動林木導致線路跳閘及林木倒伏壓傷、壓斷輸電設備的案例近年來在增多[12]。大規模的輸電線路失去，將嚴重削弱主網的結構，嚴重威脅大電網安全。

3.4.1 保持輸電網全網絡運行

根據臺風預警預報，合理調整檢修工作，臺風登陸前盡量保持全網絡正常運行。

3.4.2 及時安排跳閘輸電線路試送

按照經驗，臺風在某個時段內將對中心區域內的電網產生密集影響，該范圍內的線路跳閘概率將明顯增加，如果跳閘線路補強試送不夠及時，可能發生多回通道相繼故障停運，最終可能導致電網穩定破壞或大面積停電事故。當為一般線路跳閘時，輸電線試送原則上應對其一次設備和保護動作進行快速檢查并確認具備試送條件后，立即安排試送；關鍵線路跳閘時，如現場不具備戶外一次設備檢查條件，經遠方監控發現無明顯異常者，在不逾越安全規程的前提下，也可立即對線路安排一次試送；對于連續多次跳閘或試送一次不成功的線路，如果不是關鍵線路，可結合臺風移動待現場風力下降后再進行試送；重要關鍵線路如試送不成功，必要時按流程征得同意后(特別緊急的除外)，可安排再次試送。

3.4.3 優化輸電網防臺整體規劃

結合浙江電網易受超強臺風襲擊的特點，建設分層分級合理、多通道互聯、供區相互備用輸電網。具體舉措可考慮：(1)適度提高重要設備防臺標準，提高沿海、強風、暴雨區防風抗澇標準。(2)盡量避開風口、地質災害多發區，無法規避時必須加強對應防護措施。(3)關鍵保電區域，可綜合運用網架優化補強、線路入地電纜化等措施。(4)多回通道線路，堅持差異化設計原則，適度提高防臺風設防水平。(5)具備走廊條件的沿海重要輸電線路可考慮單回架設，并設計采用防串倒措施。

3.4.4 政企聯動整治輸電網外部環境

嚴格執行《電力法》和《電力設施保護條例實施細則》，進一步完善政府和行業主管部門主導、各相關企業為主體、全社會協同的電力設施運行環境整治長效體制和機制，防臺抗臺期間，應將整治重點放在大風暴雨可能影響輸電設備安全運行的隱患因素，如違章建筑、樹竹、漂浮物、鳥害等。

3.5 極端情況下超強臺風可能造成電網全停事故

超強臺風威力強，不可控因素多，超強臺風導致省級電網發生大面積停電曾有先例，如2005年0518達維臺風曾導致海南主網全停[13]。一旦發生主網大面積停電事故，應立即參照黑啟動方案，將全停大電網分割為多個子系統同時快速黑啟動，其原則是不同電壓等級、多路徑、多區域同時快速進行。黑啟動中需遵循以下要求：(1)關鍵黑啟動電廠應具備可靠多路啟動路徑。(2)重要黑啟動路徑應適度提高設防標準和運維水平。(3)黑啟動過程中，應保障大面積停電下通信和自動化系統正常運行。(4)各同步啟動子系統應盡快擴大并列規模，提高穩定性和可靠性。(5)各子系統啟動中具備相互并列條件時，如具備條件應同時選擇多個并列點，盡快實現子系統并列為大電網運行，并列時要高度重視同期問題。[14]

3.6 防御超強臺風影響的其它建議

3.6.1 協助用戶提高抗災能力

實踐證明，超強臺風正面襲擊時，在目前技術條件下，一些用戶發生停電依然難以避免，這就要求重要用戶應具備外來電失去情況下的應急保安能力。電力部門應在政府和行業主管部門的主導下，督促重要及高危用戶(如政府應急指揮機構、醫院消防、市政救災設施、臨時安置避難場所、可能產生次生災害的用戶等)按要求落實自備應急電源，并定期開展啟動演練確保備用可靠，存在重大隱患的應由政府行業主管部門責令整改。

3.6.2 做好應急搶修和物資儲備

按照平戰結合原則，做好全網應急基干隊伍跨區支援各項工作準備臺風來臨前，視需求安排必需應急隊伍提前到達登陸災區。遵循“分級儲備、差異配置、滿足急需”要求，堅持全網全盤統籌，充分考慮地區差異，儲備好防臺物資、備品備件及必要的生活和醫藥用品。提前準備后勤保障方案，為后續大范圍一線搶修復電提供全方位保障。

3.6.3 充分運用防臺科技手段

依托臺風監測預警中心，綜合運用臺風預報、監測和災害預警新技術，提前研判登陸臺風對電網全面影響，預判可能嚴重影響區域和設備，科學指導電網臺風災害預防和后續搶修工作。同時，啟用應急指揮中心和電網災害應急指揮決策平臺，提高指揮效率和處置能力。還可運用智慧線路、智慧變電站、場站機器人、空中無人機、在線監測裝置等技術手段，提高大災下的勘察速度和能力，提升電網搶修恢復技術和效率[15-19]。

3.6.4 科學系統完成后評估工作

后評估工作應從電網抗臺規劃、運行、運維、搶修、應急等諸專業協同開展，重點應深入分析各電網故障的具體原因、存在不足、改進措施等，為進一步提高故障設備防臺抗臺設計及建設標準，提升運維應急處置提供依據。[20]后評估應形成包含故障信息、故障原因、氣象監測信息、暴露問題、整改措施等內容的歷史災害庫，為省級電網后續開展防臺抗臺工作提供指導。

4 結語

超強臺風對電網及各類基礎設施破壞性強、影響面廣、致災程度高，開展超強臺風影響分析和提出防范措施建議已成為浙江及同類沿海省份電網重要工作內容。本文以利奇馬臺風為例，就其造成重大人身傷亡事故、大面積停電事故、嚴重影響變電站安全、嚴重破壞輸電線路、極端情況下造成電網全停事故等典型影響及致災形式，結合當前各電網防臺抗臺工作實際，從規劃、建設、運維、控制、營銷、協同等各專業層面，提出針對性防范措施建議，具有較強可操作性，可用于浙江及沿海省份省級電網在防臺抗臺工作中予以借鑒。