1全国联网的磁暴灾害风险
高纬度（磁纬）国家，如北欧、北美磁暴影响较为严重，曾导致瑞典马尔默和加拿大魁北克大停电［6-7］。虽然我国所处中低纬度，但是随着我国全国联网战略的提出，特高压跨大区联网的逐步实施，我国已经成为世界上电压等级最高、交直流混联电网规模最大的国家，全国一张网的格局也逐渐形成，电网的拓扑结构和网络参数对GIC水平的影响更加明显，因此，即使在相同地质条件下发生全球性的磁暴灾害，我国电网的风险和潜在威胁比高纬度国家更值得引起关注。GIC的准直流特性决定了影响其大小的电气参数是电阻，对于220kV及以下的电网由于输电线路的截面小，导线分裂数少，因而对GIC呈现出较大的电阻，磁暴灾害影响不明显。对于500kV和1000kV，以及西北330kV和750kV电网，输电距离长，覆盖区域广，导线截面积大，单相线路分裂数多，其中500kV采用四分裂，750kV采用六分裂，1000kV采用八分裂，GIC的影响显著增大。另外GIC作为一种地电流具有零序电流的特征，而目前超高压特高压变压器采用单相组式变压器，GIC磁通通路磁阻较小，具有良好的通路，抗饱和能力弱，GIC对超特高压大容量电网的影响更加严重。瑞典400kV电网目前监测到的最大变压器中性点GIC为400A，美国曾在变压器中性线处测量到的最大的GIC值为184A［8-9］。虽然我国电网的磁暴影响研究起步较晚，随着我国电网规模的增大，也发生了磁暴影响事件，2004年11月8日和10日磁暴中，500kV电网岭澳核电站变压器中性点GIC峰值达47.2A和55.8A，2006年12月14－16日岭澳核电站1号变压器中性点产生的GIC峰值16.6A，2006年12月14－15日磁暴，江苏500kV电网上河变电站的GIC最大值为13A［10］。目前还没有西北750kV电网的GIC监测数据，但是由于西北电网所处的磁纬高，变压器采用单相变压器组，导线采用六分裂，截面积大，输电线路单位长度的电阻最大是500kV的2/3，因此，若磁暴类型和强度、电网的拓扑结构以及大地地质构造相同的情况下，750kV电网的GIC水平应该是500kV电网的1.5倍。若发生2004年11月份的磁暴，保守估计750kV电网某些变电站的GIC水平将超过100A。虽然目前750kV电网GIC的计算结果的合理性有待进一步探讨，但是其水平比500kV电网大得多［11］。西北电网作为全国联网的一个重要的送端，其750kV主网架的坚强程度对维持送端系统的稳定乃至全国电网的安全运行都起着至关重要的作用。我国特高压电网输电距离长，覆盖范围广，地面感应电场经输电线路积分产生的电位差更大，变压器采用单相变压器组，导线采用八分裂8×LGJ-500/35、8×LGJ-630/45，输电线路单位长度电阻最多为500kV电网的0.5倍，因此特高压电网的GIC水平最少为500kV的2倍，若发生2004年11月份的磁暴，保守估计1000kV电网某些变电站的GIC水平将超过150A。特高压电网担负着我国跨大区联网的重任，将逐步成为我国大规模电网的主网架，其所面临的磁暴灾害风险增大。“三华”特高压同步电网作为我国最重要的受端电网，其对磁暴灾害的防御能力直接关系到我国电网安全和经济社会的稳定。
2电网磁暴灾害的防御措施
我国电网磁暴灾害研究起步较晚，但是随着我国电网的快速发展，规模不断增大，近几年发生的影响事件引起了有关学者和国网公司的重视，针对“十二五”期间大力建设的特高压电网以及规划中的全国联网格局，我国电网的磁暴灾害风险和影响不断增大，为防患于未然急需研究相关的防御措施，并通过借鉴国外电网磁暴灾害下的运行经验，为我国大规模同步电网的建设和运行提出了建议。在变压器中性点和输电线路上安装隔直电容、在变压器中性点安装电阻和反向电流发生器对GIC进行阻隔和补偿是技术上可行的治理措施。加拿大魁北克大停电后，魁北克水电局投入了8.34亿加元进行电网GIC治理。我国电网规模巨大，磁暴影响的全球性以及小概率高风险的特征，决定了对电网设备和电网结构进行改造，加装治理装置的投资规模更是十分巨大，而且设备利用率很小，因此在实际运行中加装治理装置的手段在我国不可行。芬兰作为北欧的一个高纬度国家，不可避免的经历了多次较大磁暴的侵袭，但是GIC并未对其电力系统造成较大的扰动或设备损坏，原因在于芬兰GIC问题研究较早，在电网规划和电网设备制造阶段，充分考虑了GIC的影响，做到了未雨绸缪［12］。另外，芬兰电力系统的负荷裕度比较大，很少有设备在满载或过载下运行，这也是在历次较大的磁暴事件中芬兰电力系统依然能够安然无恙的原因。作为中低纬度国家，我国电网的拓扑结构和电气参数对GIC水平的影响更显著，在电网规划和变压器等设备制造阶段考虑磁暴灾害的影响显然能够起到良好的效果。另外，进行电力系统和空间天气学科等交叉学科的基础研究，充分利用我国空间天气监测卫星的观测数据，建立空间天气的预报预测平台，构建电网磁暴灾害的综合防御体系，在空间高能高速粒子流造成地球电离层扰动之前，调整电力系统的潮流，降低电网的负荷水平，从而减小磁暴对电力系统的影响程度。
3结语
随着“十二五”期间以特高压为主网架的大规模同步电网的建设，我国电网所面临的磁暴灾害风险加大，其中以跨大区的1000kV电网以及西北750kV电网的潜在威胁最为严重。中低纬度电网的磁暴灾害受电网拓扑结构和电气参数的影响更为明显，在我国“十二五”期间快速建设大规模同步电网的同时，需要慎重考虑磁暴灾害影响，制定合理的防御措施从而做到防患于未然。
工商管理论文作者：武宁 刘同同 单位：北京中元建文建筑勘察设计有限公司 青岛供电公司
