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澳大利亞維多利亞州輸配電設(shè)備防山火管理規(guī)則的啟示

F因子的由來(lái)

2009年2月7日至3月14日,澳大利亞維多利亞州發(fā)生13起山火事故,造成180人死亡,414人受傷,超過(guò)2000棟房屋被摧毀,其中5起事故的原因是輸電線路倒塔、絕緣子閃絡(luò)及導(dǎo)線斷裂。由于火災(zāi)最為嚴(yán)重的日期(2月7日)為星期六,該事故被稱為“黑色星期六山火事件”(Black Saturday bushfires)。事后維多利亞州政府采取了一系列改進(jìn)措施,在電網(wǎng)安全管控方面,維多利亞州議會(huì)在2010年6月24日通過(guò)了《能源和資源修正法案(Energy and Resources Legislation Amend-ment Act 2010)》,在2011年6月23日正式發(fā)布“山火因子計(jì)劃法案2011”(f-factor scheme order 2011)。該法案要求在配電商的運(yùn)營(yíng)指標(biāo)考核中,增加“山火因子(f-factor)”指標(biāo)。具體為:

在監(jiān)管期內(nèi)如果配電商運(yùn)營(yíng)區(qū)域內(nèi)的山火發(fā)生次數(shù)超出監(jiān)管機(jī)構(gòu)設(shè)定的山火次數(shù),將按照超出的次數(shù)×25000澳元/次進(jìn)行罰款。反之,如果低于監(jiān)管設(shè)定的次數(shù),將按照結(jié)余次數(shù)?25000澳元/次進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。

在監(jiān)管指標(biāo)設(shè)定方法上,監(jiān)管方選取了2006~2010年5年維多利亞州各配電公司的山火次數(shù)平均值,作為監(jiān)管基準(zhǔn)次數(shù)。在配電區(qū)域山火定義上,監(jiān)管方認(rèn)為主要包括:

設(shè)備(線路桿塔和橫擔(dān)、充油設(shè)備、高壓熔斷器、其他設(shè)備)故障和雷擊原因引發(fā)的叢林火災(zāi);動(dòng)物觸電導(dǎo)致的叢林火災(zāi);以及設(shè)備故障引發(fā)的非叢林類火災(zāi)。

配電商每年需提交山火故障次數(shù)報(bào)告,由維多利亞州能源安全局(Energy Safe Victoria,ESV)進(jìn)行審核,澳大利亞能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)(Australian Energy Regulator,AER)評(píng)定F因子的表現(xiàn)。

F因子的修正

F因子的考核自2012年開(kāi)始。在2013和2014年,5家配電公司中的四家全都未達(dá)到監(jiān)管要求(見(jiàn)表1)。

四家公司在提交的年度山火故障次數(shù)報(bào)告中普遍認(rèn)為,山火發(fā)生次數(shù)在不同年份受環(huán)境影響較大。在高溫干燥天氣持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的年份,會(huì)有大量的塵土附著在干燥木桿頂部。在遇到微雨的情況下,這些塵土不但很難被完全清除,反而會(huì)和雨水一起形成降低導(dǎo)線與木桿之間絕緣強(qiáng)度的物質(zhì),進(jìn)而引起電弧引發(fā)火災(zāi)。以Jemena公司為例,歷史上Jemena公司在2006、2007、2009和2013年均發(fā)生過(guò)類似的問(wèn)題。2013年Jemena公司72.4%的山火與線路木桿頂部的電弧相關(guān)。

經(jīng)分析和評(píng)估后,維多利亞州政府于2016年12月發(fā)布了“2016  F因子計(jì)劃(f-factor scheme order 2016)”,對(duì)2011年發(fā)布的計(jì)劃進(jìn)行了修正。具體為:

定義綜合指標(biāo)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)單元(ignition risk unit,IRU)。每次火災(zāi)的具體考核中,加入“地理分布因子Location multiplier”和“火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)因子danger multiplier”,計(jì)算公式為:

將考核周期由自然年改為財(cái)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節(jié)多發(fā)的夏季時(shí)段。

修訂后四家公司的F因子表現(xiàn)如表2所示,各家公司的表現(xiàn)均達(dá)到了監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)要求。

F因子預(yù)防措施的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

在具體預(yù)防措施方面,澳大利亞能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)AER(Australian Energy Regulator)認(rèn)為關(guān)鍵措施包括:

接地故障電流快速限制器(Rapid Earth Fault Current Limiters ,REFCLs)和線路自動(dòng)重合閘裝置(Automatic Circuit Reclosers,ACRs)是有效預(yù)防電力設(shè)備發(fā)生山火的手段。此外在日常運(yùn)維中監(jiān)管機(jī)構(gòu)強(qiáng)調(diào)配電公司應(yīng)做好以下措施:

一是易于引發(fā)火災(zāi)的設(shè)備不應(yīng)在火災(zāi)高發(fā)區(qū)域運(yùn)行,如果必須運(yùn)行則需進(jìn)行有效的升級(jí)改造。

二是由于高溫或者高負(fù)荷導(dǎo)致的導(dǎo)線弧垂過(guò)大,可以通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)(修訂線路的檔距、導(dǎo)線張力等參數(shù))、加裝專用間隔棒以及加強(qiáng)維護(hù)等方式避免火災(zāi)的發(fā)生。

三是確保設(shè)備有效接地,防止雷擊過(guò)電壓導(dǎo)致的火災(zāi)。

四是確保高壓熔斷器的參數(shù)設(shè)計(jì)正確,防止熔斷后出現(xiàn)火災(zāi)。

五是在雨霧天氣應(yīng)加強(qiáng)巡視,防止電桿頂部的橫擔(dān)等設(shè)施由于帶電部位絕緣下降發(fā)生火災(zāi)??梢钥紤]使用不同類型的橫擔(dān),或者在雨霧高發(fā)地區(qū)采用地下電纜。

需要指出的是,配網(wǎng)的自動(dòng)化可以在發(fā)生火災(zāi)后最大限度地降低人身傷亡事件的發(fā)生。以Jemena公司為例,由于其智能電表具有停電事件主動(dòng)上報(bào)功能(俗稱“最后一口氣”,即利用智能電表停電后的儲(chǔ)備電量,將停電信息通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)上報(bào)給配電公司的后臺(tái)管理系統(tǒng)),因此可以實(shí)現(xiàn)精確故障定位和精準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)維,從而有效降低了故障的恢復(fù)時(shí)間,確保人員安全。

F因子對(duì)于配電公司資本支出的影響

由于維多利亞州政府明確表示,在區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為嚴(yán)峻及以上的區(qū)域,各配電商可以選擇安裝接地故障電流快速限制器和線路自動(dòng)重合閘裝置,以有效降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。因此澳大利亞能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)在監(jiān)管期中間對(duì)配電商的相關(guān)額外支出申請(qǐng)進(jìn)行了批復(fù)。以AusNet公司為例,其申請(qǐng)安裝的接地故障電流快速限制器項(xiàng)目三期支出合計(jì)達(dá)到了2.8 億澳元,占其2016~2020年監(jiān)管期5年總資本支出的17%。

加強(qiáng)輸電設(shè)備防山火管理,也增加了各配電公司的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用支出。維多利亞州5家配電公司2016~2020年監(jiān)管期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用增加相對(duì)上一監(jiān)管期基準(zhǔn)年(2014年)情況見(jiàn)表3。增加原因除了勞動(dòng)力成本的上漲外,主要就是履行防山火義務(wù)增加的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

反觀美國(guó)加州最大的電力公司PG&E,由于不注重山火管理,在2015、2017和2018年持續(xù)發(fā)生由于輸電線路引發(fā)的山火事故。其中2018年11月8日開(kāi)始持續(xù)兩周的山火是美國(guó)近100年來(lái)最致命的一場(chǎng)山火,致使85人遇難。PG&E公司于2019年1月申請(qǐng)破產(chǎn)。

我國(guó)輸電線路山火管理情況

我國(guó)雖然不像澳大利亞地廣人稀,但也存在可燃物堆積量較大的山區(qū),以及民俗祭祀、春耕生產(chǎn)、進(jìn)山踏青旅游等火險(xiǎn)隱患點(diǎn)。各級(jí)檢修部門對(duì)于輸電線路的山火管理非常重視,一直視為巡視、維護(hù)、檢修和宣傳的一項(xiàng)重要內(nèi)容。線路巡視中,對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行分片責(zé)任制。在每年夏季甚至春季之前,組織人員及時(shí)清理雜物并建立隔離帶,加強(qiáng)輸電線路防山火宣傳力度,防止出現(xiàn)人為的火災(zāi)事故。由于嚴(yán)格執(zhí)行了相關(guān)運(yùn)維管理措施,我國(guó)輸電網(wǎng)的山火管理總體一直處于能控可控的狀態(tài)。

相關(guān)啟示

F因子的設(shè)定、修訂及其相關(guān)影響有如下啟示:

一是對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)維的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),并不是一成不變的。澳大利亞一直以來(lái)鼓勵(lì)輸配電公司的運(yùn)營(yíng)成本最優(yōu)化,使用戶電價(jià)最低。但重大山火事故的發(fā)生,使政府、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和社會(huì)大眾意識(shí)到電網(wǎng)安全的重要性,認(rèn)可了必要的防山火資本性支出和運(yùn)維費(fèi)用。

二是對(duì)于配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)績(jī)效的考核標(biāo)準(zhǔn)也不是一成不變的。尤其是新的績(jī)效指標(biāo)出臺(tái)后,需要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn),不斷優(yōu)化完善,才能起到最佳的激勵(lì)和促進(jìn)效果。如果不能充分地吸取反饋意見(jiàn),就無(wú)法保證績(jī)效考核達(dá)到提高電網(wǎng)安全和配電公司管理水平的目的。