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摘要：辅助电源在线路规划和建设中具有重要的意义，因此本文主要针对辅助电源在线路中的规划和应用进行研究。以某变电站中辅助电源接线和运行情况实证进行分析，首先解析失去辅助电源可能会对机组产生的影响，然后以某地区作为实证案例，分析某地区220kV辅助电源配置现状以及辅助电源线路可靠性。
关键词：220kV辅助电源;某地区线路;可靠性
引言
2007年东北冰灾、2008年南方冰灾、2015年辽南冰灾等几次事件都导致电网大面积线路损毁，说明自然灾害尤其冰冻灾害对输电线路的影响较大。为降低某地区220kV辅助电源失去风险，提高机组安全生产可靠性，需对220kV辅助电源线路现状进行分析评估。
1.失去辅助电源对机组的影响
对于输电线路中的辅助电源而言，为保证线路正常运行对辅助电源具有一定要求，机组在RP模式下必须保证辅助电源可用。在辅助电源丧失的情况下，如果内部电源之一失去，其他电源都有时，相关机组允许带负荷运行时间为8小时，如下图1所示。同时，对于失去辅助外部电源，但是其他电源都有的情况下，另外两台机组的带负荷运行时间为24小时。
运行技术规范规定，机组在RP模式下，机组辅助电源和主电源必须可用，如果两路外电源同时失去，进入事故规程。
2.某地区220kV辅助电源配置现状
某地区外电源配置情况如下图3所示。220kV辅助开关站通过二回进线与电网相连，分别为二线和三线，其中二线取自A变电站220kV系统;三线取自B变电站，A与B变电站联络线为甲线和乙线。500kV系统中一线目前正在建设中。
3.辅助电源线路可靠性分析
3.1 某地区220kV辅助电源两条线路从一个电源点进出，无冗余设置
某地区目前220kV辅助电源两条线路中，四线引自A变电站，三线虽然引自复州城，但B变电站的两条进线也同样引自A变電站，这导致某地区220kV辅助电源都引自A变电站。
对A变电站接线情况进行了解，发现 A变电站500kV系统采用双母二分之三接线方式，该地区220kV辅助电源的两条线（四线和三线）上游电源都是由A变电站500kV系统经过变压器供电，两条线路均由这一个电源点供电，无冗余设置。当发生A变电站由于气象灾害或者其他因素导致500kV系统和220kV系统失电，该地区所有机组将失去辅助电源，这影响该地区机组的经济性和安全性。
另外，该地区500kV三条出线也同样接在A变电站500kV系统。目前该地区500kV一线仍未建成，此时如果A变电站由于气象灾害或者其他因素导致500kV系统和220kV系统失电，该地区将同时失去220kV辅助电源和500kV主电源，存在安全风险。这种情况在一线建成后会得以改善。
对于对于电网地理位置接线图进行实地调研和分析发现，该地区附近变电站一般至少与2个以上电源点相接。其中A变电站500kV双母除与该地区相接外，另有4条线与4个外电源点相接。其220kV系统分两个开关站分别双母供电，除与该地区相接外，另有8条线与3个外电源点相接。可见，A变电站的外电源设置了多重冗余。所以该地区辅助电源的外部供电可靠性主要取决于A变电站内供电可靠性和该地区辅助电源供电线路可靠性。
3.2 辅助电源两条线路均有一段线路设计上低于现行国标
该地区220kV线路三线于2007年6月竣工，全长为31.03km。四线于2010年8月竣工，全长为32.81km。最初三线的设计标准是参照电力行业标准DL/T 5092-1999《110～500kV架空送电线路设计技术规程》。2008年南方电网冰灾以后，国家针对输电线路建设出版了GB 50545-2010《110～750kV架空输电线路设计规范》，该标准较1999版的电力行业标准有较大提高。后来的四线设计是参照《 110～750kV架空输电线路设计规范》（报批稿）标准，此规范要求的标准高于现行正式版标准。
搜集该地区220kV两条线路（四线与三线）和500kV三条线路（1线、2线、3线）的设计气象条件与线路抗拉能力，如下表1和下表2所示：
由上表1可见，原三线的导/地线最大覆冰厚度均按10mm设计，而新版国标4.0.6要求地线设计冰厚应较导线增加不小于5mm，因此原220kV三线设计标准低于现行国标。从上表2可见三线地线抗拉能力的确低于四线地线抗拉能力。220kV四线在设计施工时为了避免与原有的三线交叉，两线进行了换接。
由于四线新建时与三线的换接，目前该地区220kV两条线路均有一段是原三线线路，这导致两条线路均有一段线路低于现行国标，可靠性低，如遇极端冰冻天气，有可能发生四线和三线同时断线的情况，这种情况下某地区所有机组将失去辅助电源。
3.3 冰冻灾害对输电线路可靠性影响较大
导致线路故障停运的因素有很多，比如冰冻、大风、雷击、环境污秽等，其中极端冰冻气象灾害对线路的影响较大，一般容易导致电网的区域性破坏。由于天上落下冻雨，附着在导地线上迅速就结成坚实的冰，若暴风雪持续发生，导地线上结的冰柱会越来越厚，越来越重，当导、地线上结冰厚度超过设计值，超过输电线路的杆塔和导线本身承受能力，将会造成倒塔断线。另外冻雨天气时常伴有强风，这加剧了对输电线路的破坏。
2015年辽南冰灾：2015年11月6日到7日，辽南地区气温骤降并伴随雨雪及大风，造成沈阳、营口、大连一带多条500kV、220kV及66kV等高压输电线路导地线严重覆冰断线。其中220kV电压等级线路涉及A地区运行中的多条线路。据不完全统计，断线情况见下表4。
由上可见，冰冻灾害对输电线路的可靠性影响较大，容易导致电网的区域性损坏。从2016年该地区公司组织的外部调研情况来看，针对极端气象灾害对线路的损坏，目前主要是通过采取一些手段提升灾害防范和应急处置能力，降低雨雪冰冻灾害时的影响。比如：国家电网和南方电网在2008年以后，对部分易发生覆冰灾害的线路进行了加固改造;出版新规范加强线路设计、施工及运维要求;制定并实施架空输电线路“三跨”（跨越高速铁路、高速公路、重要输电通道）重大反事故措施等。
面对极端气象冰冻灾害，虽然目前无有效手段可以彻底避免线路损坏，但该地区仍需考虑对现有线路进行加固改造或者新建线路来提高辅助电源外部供电可靠性，尽力降低冰冻灾害导致辅助电源丧失的风险。同时，需加强预警防范措施和提高应急处置能力，比如委托外范围对某地区220kV线路进行山火和覆冰监测预警、购买热力除冰装置等。
结论
由于初始设计考虑不充分，某地区目前220kV辅助电源和500kV主电源所有线路均从A变电站这一个电源点进出，四线、三线两条线路由于换接均存在一段线路按1999版低标准国标设计施工，加之冰冻气象灾害发生的随机性，某地区220kV辅助电源和500kV主电源存在部分或全部失去的风险。
参考文献
[1]陈正梅，刘学贵，史莉君.220KV辅助电源倒送电工程的进度控制[J].城市建设理论研究（电子版），2016（31）：9-10.
[2]王韬. 基于贝叶斯网络的动车组牵引传动系统可靠性分析[D].西南交通大学，2015.
[3]郑华珍.500kV无人值守变电站直流辅助电源系统负荷统计与容量计算[J].电气时代，2015（04）：82-83+87.
[4]夏小军，郑必成，马红星.220kV辅助变电压不平衡问题分析及改进措施[J].电工技术，2014（07）：16-18.
[5]李明.核电站辅助电源与施工电源共用的安全性探讨[J].吉林电力，2012，40（05）：6-8.
关键词：220kV辅助电源;某地区线路;可靠性
引言
2007年东北冰灾、2008年南方冰灾、2015年辽南冰灾等几次事件都导致电网大面积线路损毁，说明自然灾害尤其冰冻灾害对输电线路的影响较大。为降低某地区220kV辅助电源失去风险，提高机组安全生产可靠性，需对220kV辅助电源线路现状进行分析评估。
1.失去辅助电源对机组的影响
对于输电线路中的辅助电源而言，为保证线路正常运行对辅助电源具有一定要求，机组在RP模式下必须保证辅助电源可用。在辅助电源丧失的情况下，如果内部电源之一失去，其他电源都有时，相关机组允许带负荷运行时间为8小时，如下图1所示。同时，对于失去辅助外部电源，但是其他电源都有的情况下，另外两台机组的带负荷运行时间为24小时。
运行技术规范规定，机组在RP模式下，机组辅助电源和主电源必须可用，如果两路外电源同时失去，进入事故规程。
2.某地区220kV辅助电源配置现状
某地区外电源配置情况如下图3所示。220kV辅助开关站通过二回进线与电网相连，分别为二线和三线，其中二线取自A变电站220kV系统;三线取自B变电站，A与B变电站联络线为甲线和乙线。500kV系统中一线目前正在建设中。
3.辅助电源线路可靠性分析
3.1 某地区220kV辅助电源两条线路从一个电源点进出，无冗余设置
某地区目前220kV辅助电源两条线路中，四线引自A变电站，三线虽然引自复州城，但B变电站的两条进线也同样引自A变電站，这导致某地区220kV辅助电源都引自A变电站。
对A变电站接线情况进行了解，发现 A变电站500kV系统采用双母二分之三接线方式，该地区220kV辅助电源的两条线（四线和三线）上游电源都是由A变电站500kV系统经过变压器供电，两条线路均由这一个电源点供电，无冗余设置。当发生A变电站由于气象灾害或者其他因素导致500kV系统和220kV系统失电，该地区所有机组将失去辅助电源，这影响该地区机组的经济性和安全性。
另外，该地区500kV三条出线也同样接在A变电站500kV系统。目前该地区500kV一线仍未建成，此时如果A变电站由于气象灾害或者其他因素导致500kV系统和220kV系统失电，该地区将同时失去220kV辅助电源和500kV主电源，存在安全风险。这种情况在一线建成后会得以改善。
对于对于电网地理位置接线图进行实地调研和分析发现，该地区附近变电站一般至少与2个以上电源点相接。其中A变电站500kV双母除与该地区相接外，另有4条线与4个外电源点相接。其220kV系统分两个开关站分别双母供电，除与该地区相接外，另有8条线与3个外电源点相接。可见，A变电站的外电源设置了多重冗余。所以该地区辅助电源的外部供电可靠性主要取决于A变电站内供电可靠性和该地区辅助电源供电线路可靠性。
3.2 辅助电源两条线路均有一段线路设计上低于现行国标
该地区220kV线路三线于2007年6月竣工，全长为31.03km。四线于2010年8月竣工，全长为32.81km。最初三线的设计标准是参照电力行业标准DL/T 5092-1999《110～500kV架空送电线路设计技术规程》。2008年南方电网冰灾以后，国家针对输电线路建设出版了GB 50545-2010《110～750kV架空输电线路设计规范》，该标准较1999版的电力行业标准有较大提高。后来的四线设计是参照《 110～750kV架空输电线路设计规范》（报批稿）标准，此规范要求的标准高于现行正式版标准。
搜集该地区220kV两条线路（四线与三线）和500kV三条线路（1线、2线、3线）的设计气象条件与线路抗拉能力，如下表1和下表2所示：
由上表1可见，原三线的导/地线最大覆冰厚度均按10mm设计，而新版国标4.0.6要求地线设计冰厚应较导线增加不小于5mm，因此原220kV三线设计标准低于现行国标。从上表2可见三线地线抗拉能力的确低于四线地线抗拉能力。220kV四线在设计施工时为了避免与原有的三线交叉，两线进行了换接。
由于四线新建时与三线的换接，目前该地区220kV两条线路均有一段是原三线线路，这导致两条线路均有一段线路低于现行国标，可靠性低，如遇极端冰冻天气，有可能发生四线和三线同时断线的情况，这种情况下某地区所有机组将失去辅助电源。
3.3 冰冻灾害对输电线路可靠性影响较大
导致线路故障停运的因素有很多，比如冰冻、大风、雷击、环境污秽等，其中极端冰冻气象灾害对线路的影响较大，一般容易导致电网的区域性破坏。由于天上落下冻雨，附着在导地线上迅速就结成坚实的冰，若暴风雪持续发生，导地线上结的冰柱会越来越厚，越来越重，当导、地线上结冰厚度超过设计值，超过输电线路的杆塔和导线本身承受能力，将会造成倒塔断线。另外冻雨天气时常伴有强风，这加剧了对输电线路的破坏。
2015年辽南冰灾：2015年11月6日到7日，辽南地区气温骤降并伴随雨雪及大风，造成沈阳、营口、大连一带多条500kV、220kV及66kV等高压输电线路导地线严重覆冰断线。其中220kV电压等级线路涉及A地区运行中的多条线路。据不完全统计，断线情况见下表4。
由上可见，冰冻灾害对输电线路的可靠性影响较大，容易导致电网的区域性损坏。从2016年该地区公司组织的外部调研情况来看，针对极端气象灾害对线路的损坏，目前主要是通过采取一些手段提升灾害防范和应急处置能力，降低雨雪冰冻灾害时的影响。比如：国家电网和南方电网在2008年以后，对部分易发生覆冰灾害的线路进行了加固改造;出版新规范加强线路设计、施工及运维要求;制定并实施架空输电线路“三跨”（跨越高速铁路、高速公路、重要输电通道）重大反事故措施等。
面对极端气象冰冻灾害，虽然目前无有效手段可以彻底避免线路损坏，但该地区仍需考虑对现有线路进行加固改造或者新建线路来提高辅助电源外部供电可靠性，尽力降低冰冻灾害导致辅助电源丧失的风险。同时，需加强预警防范措施和提高应急处置能力，比如委托外范围对某地区220kV线路进行山火和覆冰监测预警、购买热力除冰装置等。
结论
由于初始设计考虑不充分，某地区目前220kV辅助电源和500kV主电源所有线路均从A变电站这一个电源点进出，四线、三线两条线路由于换接均存在一段线路按1999版低标准国标设计施工，加之冰冻气象灾害发生的随机性，某地区220kV辅助电源和500kV主电源存在部分或全部失去的风险。
参考文献
[1]陈正梅，刘学贵，史莉君.220KV辅助电源倒送电工程的进度控制[J].城市建设理论研究（电子版），2016（31）：9-10.
[2]王韬. 基于贝叶斯网络的动车组牵引传动系统可靠性分析[D].西南交通大学，2015.
[3]郑华珍.500kV无人值守变电站直流辅助电源系统负荷统计与容量计算[J].电气时代，2015（04）：82-83+87.
[4]夏小军，郑必成，马红星.220kV辅助变电压不平衡问题分析及改进措施[J].电工技术，2014（07）：16-18.
[5]李明.核电站辅助电源与施工电源共用的安全性探讨[J].吉林电力，2012，40（05）：6-8.