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澳大利亚维多利亚州输配电设备防山火管理规则的启示

日期:2021-08-04    来源:中国电力企业管理  作者:曹阳 杨帆 丁一原

国际电力网

2021
08/04
09:02
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关键词: 输电线路倒塔 黑色星期六山火事件 配电商

F因子的由来

2009年2月7日至3月14日,澳大利亚维多利亚州发生13起山火事故,造成180人死亡,414人受伤,超过2000栋房屋被摧毁,其中5起事故的原因是输电线路倒塔、绝缘子闪络及导线断裂。由于火灾最为严重的日期(2月7日)为星期六,该事故被称为“黑色星期六山火事件”(Black Saturday bushfires)。事后维多利亚州政府采取了一系列改进措施,在电网安全管控方面,维多利亚州议会在2010年6月24日通过了《能源和资源修正法案(Energy and Resources Legislation Amend-ment Act 2010)》,在2011年6月23日正式发布“山火因子计划法案2011”(f-factor scheme order 2011)。该法案要求在配电商的运营指标考核中,增加“山火因子(f-factor)”指标。具体为:

在监管期内如果配电商运营区域内的山火发生次数超出监管机构设定的山火次数,将按照超出的次数×25000澳元/次进行罚款。反之,如果低于监管设定的次数,将按照结余次数?25000澳元/次进行奖励。

在监管指标设定方法上,监管方选取了2006~2010年5年维多利亚州各配电公司的山火次数平均值,作为监管基准次数。在配电区域山火定义上,监管方认为主要包括:

设备(线路杆塔和横担、充油设备、高压熔断器、其他设备)故障和雷击原因引发的丛林火灾;动物触电导致的丛林火灾;以及设备故障引发的非丛林类火灾。

配电商每年需提交山火故障次数报告,由维多利亚州能源安全局(Energy Safe Victoria,ESV)进行审核,澳大利亚能源监管机构(Australian Energy Regulator,AER)评定F因子的表现。

F因子的修正

F因子的考核自2012年开始。在2013和2014年,5家配电公司中的四家全都未达到监管要求(见表1)。

四家公司在提交的年度山火故障次数报告中普遍认为,山火发生次数在不同年份受环境影响较大。在高温干燥天气持续时间较长的年份,会有大量的尘土附着在干燥木杆顶部。在遇到微雨的情况下,这些尘土不但很难被完全清除,反而会和雨水一起形成降低导线与木杆之间绝缘强度的物质,进而引起电弧引发火灾。以Jemena公司为例,历史上Jemena公司在2006、2007、2009和2013年均发生过类似的问题。2013年Jemena公司72.4%的山火与线路木杆顶部的电弧相关。

经分析和评估后,维多利亚州政府于2016年12月发布了“2016  F因子计划(f-factor scheme order 2016)”,对2011年发布的计划进行了修正。具体为:

定义综合指标火灾风险单元(ignition risk unit,IRU)。每次火灾的具体考核中,加入“地理分布因子Location multiplier”和“火灾危险等级因子danger multiplier”,计算公式为:

将考核周期由自然年改为财年(第一年后半年至第二年前半年),以便更全面地考核山火季节多发的夏季时段。

修订后四家公司的F因子表现如表2所示,各家公司的表现均达到了监管标准要求。

F因子预防措施的经验总结

在具体预防措施方面,澳大利亚能源监管机构AER(Australian Energy Regulator)认为关键措施包括:

接地故障电流快速限制器(Rapid Earth Fault Current Limiters ,REFCLs)和线路自动重合闸装置(Automatic Circuit Reclosers,ACRs)是有效预防电力设备发生山火的手段。此外在日常运维中监管机构强调配电公司应做好以下措施:

一是易于引发火灾的设备不应在火灾高发区域运行,如果必须运行则需进行有效的升级改造。

二是由于高温或者高负荷导致的导线弧垂过大,可以通过改进设计(修订线路的档距、导线张力等参数)、加装专用间隔棒以及加强维护等方式避免火灾的发生。

三是确保设备有效接地,防止雷击过电压导致的火灾。

四是确保高压熔断器的参数设计正确,防止熔断后出现火灾。

五是在雨雾天气应加强巡视,防止电杆顶部的横担等设施由于带电部位绝缘下降发生火灾。可以考虑使用不同类型的横担,或者在雨雾高发地区采用地下电缆。

需要指出的是,配网的自动化可以在发生火灾后最大限度地降低人身伤亡事件的发生。以Jemena公司为例,由于其智能电表具有停电事件主动上报功能(俗称“最后一口气”,即利用智能电表停电后的储备电量,将停电信息通过通讯网络上报给配电公司的后台管理系统),因此可以实现精确故障定位和精准主动运维,从而有效降低了故障的恢复时间,确保人员安全。

F因子对于配电公司资本支出的影响

由于维多利亚州政府明确表示,在区域火灾风险等级为严峻及以上的区域,各配电商可以选择安装接地故障电流快速限制器和线路自动重合闸装置,以有效降低火灾风险。因此澳大利亚能源监管机构在监管期中间对配电商的相关额外支出申请进行了批复。以AusNet公司为例,其申请安装的接地故障电流快速限制器项目三期支出合计达到了2.8 亿澳元,占其2016~2020年监管期5年总资本支出的17%。

加强输电设备防山火管理,也增加了各配电公司的运营费用支出。维多利亚州5家配电公司2016~2020年监管期运营费用增加相对上一监管期基准年(2014年)情况见表3。增加原因除了劳动力成本的上涨外,主要就是履行防山火义务增加的运营费用。

反观美国加州最大的电力公司PG&E,由于不注重山火管理,在2015、2017和2018年持续发生由于输电线路引发的山火事故。其中2018年11月8日开始持续两周的山火是美国近100年来最致命的一场山火,致使85人遇难。PG&E公司于2019年1月申请破产。

我国输电线路山火管理情况

我国虽然不像澳大利亚地广人稀,但也存在可燃物堆积量较大的山区,以及民俗祭祀、春耕生产、进山踏青旅游等火险隐患点。各级检修部门对于输电线路的山火管理非常重视,一直视为巡视、维护、检修和宣传的一项重要内容。线路巡视中,对相关区域进行分片责任制。在每年夏季甚至春季之前,组织人员及时清理杂物并建立隔离带,加强输电线路防山火宣传力度,防止出现人为的火灾事故。由于严格执行了相关运维管理措施,我国输电网的山火管理总体一直处于能控可控的状态。

相关启示

F因子的设定、修订及其相关影响有如下启示:

一是对于电网运维的技术经济性最优的评估标准,并不是一成不变的。澳大利亚一直以来鼓励输配电公司的运营成本最优化,使用户电价最低。但重大山火事故的发生,使政府、监管机构和社会大众意识到电网安全的重要性,认可了必要的防山火资本性支出和运维费用。

二是对于配电网运营绩效的考核标准也不是一成不变的。尤其是新的绩效指标出台后,需要经过实践的检验,不断优化完善,才能起到最佳的激励和促进效果。如果不能充分地吸取反馈意见,就无法保证绩效考核达到提高电网安全和配电公司管理水平的目的。

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