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生活中时时刻刻都离不开电,覆冰是当前电网最严重的威胁之一。随着今年冬季“冰冻”模式的开启,广东、广西、贵州等南方地区的气温也在持续下降,部分高寒山区更是冰雪皑皑。为保障供电安全,南方电网启动了今年的首轮融冰。
在什么条件下要进行电网融冰?电网线路融冰一般采取什么措施,有哪些“黑科技”?
覆冰积雪危害
电网安全运行的“顽疾”
据南方电网公司编制的《2018年冬和2019年春南方地区低温冰冻天气影响趋势分析报告》显示:今冬明春,广东、广西、云南、贵州各地低温冰冻天气总体属正常略偏轻年景,但广西、云南、贵州等局部地区仍存在出现阶段性较强覆冰的可能性。
随着电力的蓬勃发展,输电线路覆冰事故时有发生。1932年美国发生线路覆冰事件,1994年美国东部和南部地区输电线路与电力相关设备遭受严重覆冰事故。我国自1954年记录了首例电网覆冰故障以来,覆冰积雪一直严重危害着电网的安全运行。最严重的电网覆冰事故发生在2008年,南方部分地区遭遇50年一遇的严重低温雨雪冰冻灾害,罕见的冰冻灾害,导致了湖南、贵州、江西、浙江、福建等12个省市的覆冰倒塔、断线事故,电网大面积停电、限电。
据统计,当时供电量下降到受灾前的14%,全国1亿多人受到了影响,直接损失超过1000亿元。
解决电网大面积冰冻灾害
统计数据显示,截至今年12月9日,南方电网公司10千伏及以上线路覆冰270条,覆冰比值超过0.3的有32条。广西电网工程师俸波介绍,覆冰比值是监测到实际覆冰厚度除以设计电线可承受覆冰厚度的数值,超过0.5就要实施融冰。
不过,中国电力科学研究院的专家告诉科技日报记者,由于自然覆冰形式多样、随机和不可预见,加上每个地区的具体情况不同,微地形、微气象影响严重,因此,每个地区确定的需要实施融冰的覆冰比值是有所不同的。
电网防冰和除冰的方式,从前是人爬到电线杆上,用锤子和榔头进行人工清除,但如今,防冰技术手段已经升级,这包括固定式直流融冰、交流融冰变压器、融冰刀闸小车、自动机械装置融冰、空气弹震动除冰、滑轮融冰等。重庆大学教授蒋庆良说,覆冰是极其复杂的国际性难题。在2008年南方大面积冰灾后,我国开展了广泛研究,而直流融冰是目前唯一可行的解决电网大面积冰冻灾害的方法。
直流融冰主要是通过对输电线路施加直流电压并在输电线路末端进行短路,使导线发热来对输电线路进行融冰。其中的固定式(可控硅)直流融冰装置则采用引入变电站10千伏电源,通过三绕组整流变压器后,送入12脉波可控硅整流器,经整流后输出3000伏/1400安的直流。对此,电力专家解释说,电流就类似于水流,可控硅就类似可控制的闸门,通过三绕组整流变压器,把10千伏的高压电转变为较为低压的电流,再通过12脉波可控硅整流器,消除其中的谐波干扰等。“融冰不是对输电线路快速加温,而是一点一点加温,一般来说加温到1摄氏度左右就可以了,所以必须通过整流器,把变电站输出的高压电源转变成低压直流电,才可以使用。”
当前我国在很多“骨干电网”上已预装了固定式直流融冰装置,而移动式直流融冰装置则由整流部件、变压部件、感应电压抑制部件、输出组合刀闸等组成,直接安装在拖车上,能随时调度使用。“但是实施直流融冰需要停电与人工干预,操作复杂、融冰时间长,这是需要解决的关键技术。”蒋庆良说,干预式防冰、融冰是国内外当前发展的趋势,而电网防冰减灾应从高成本、低可靠性、供电中断的融冰措施向不停电、非人工干预、智能化、低成本、高可靠性的冰灾防御方法进行根本性转变,但这有待于继续深入研究和工程应用证明。
除冰行列
用上喷火无人机和激光雷达
“如今,我们坐在电脑前,就可以看到千里之外的电网设备融冰的整个过程,这在以前根本无法想象。”南方电网公司安全总监牛保红说,通过物联网和远程通信技术,指挥中心可以远程对除冰、融冰设备进行程序化操作,而且实现了无人机等多种手段联合,大规模、跨区域、自动化巡查等,提高了效率,并可避免人员操作的安全风险等。
除了直流融冰外,电网在除冰融冰方面还在不断试验其他的“黑科技”。如南方电网在喷火无人机、激光清障仪以及激光雷达扫描、激光雷达进行实地除冰作业等非接触式融冰技术方面取得了新突破。南方电网广东公司在国内率先尝试喷火无人机对高压线路地线进行除冰作业,在5分钟内通过8次喷火加速了地线重冰区冰层融化;激光清障仪是南方电网广东公司东莞供电局自主研发的产品,可直接远距离及时、快速、安全地清除线路飘挂物,在应用于融冰的试验中,通过超远距离激光聚能,在8分钟内成功切除了导地线覆冰最严重区段整体厚度达12厘米的冰层。
“以往地线除冰主要靠人工,效率不高,而且有一定危险性。由于常规地线不通电,覆冰会比较严重,加上无法进行直流融冰操作,地线融冰已成为电力行业一大难题。”南方电网广东公司东莞供电局输电管理所主任杨挺表示,激光清障仪、喷火无人机这两项非接触性融冰技术的现场试验应用,将改变传统人工除冰的原始模式,减少电力工人在恶劣天气中冒险登高抢险的风险,也有望解决电力行业架空地线因多点接地而无法通过电流短路融冰的难题。
“融冰技术的研究最早是在加拿大,但世界第一套直流融冰装置得到实际应用是在贵州地区。”中国工程院院士、南方电网公司专家委员会主任委员李立浧说,可控电流源融冰装置应成为新一代融冰装置的标准型式。科学家们还在电网抗冰材料研究和应用方面取得了新进展,如绞合型碳纤维复合芯导线具有更好的抗压能力、整体稳定性、抗断裂性能等,可用于中重冰区、强风区,提高输电线路本体的抗覆冰、防灾能力;在防覆冰涂料方面,超疏水涂层表面具有微-纳粗糙结构,可以有效降低冰层与涂层接触面积和附着力,实现易脱冰;涂层与涂层表面之间存在空气层,阻隔液滴结冰时的热量传递,达到延迟结冰的效果。
蒋庆良说,覆冰是各种结构物面临的普遍现象,不仅是电网,风力发电机、飞机、高铁等都面临覆冰的危害。冰灾防御是多领域的重大科技难题与关键技术,电网融冰方面取得的科技成果,未来也可以应用到飞机、高铁等方面。
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2月21日下午,寒风凛凛,在武汉黄陂区冯楼村一处丘陵高地,武汉供电公司运检人员杨亮、柴进和同事们开展220千伏闵冯二回线直流融冰作业,保障供电安全。220千伏闵冯一、二回线是京广高铁石武段的主要供电线路,部分线路区段位于武汉最北部的清凉寨。这里海拔近800米,线路易覆冰。20日凌晨,武汉出现冻
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“现在启动35千伏寨桃线直流融冰,各级应急抢险人员时刻在位,观冰组实时观察线路覆冰掉落情况。”1月21日下午,在四川巴中市南江县光雾山镇110千伏寨坡变电站内,国网巴中供电公司启动2024年首次直流融冰作业。1月20日以来,四川巴中地区大范围降雪,高山地区普降大雪,山口河谷地区风力达7级以上。35
寒潮发威,广东最低气温跌至0℃以下,粤北高海拔山区出现冻雨和小雪。南方电网广东电网公司23日在韶关启动今年首次直流融冰作业,并加强对澳门供电线路特别巡视和特别维护。截至当日16时,广东电网低温雨雪冰冻灾害Ⅳ级应急响应持续。广东电网公司称,当前线路覆冰47条,其中,主动停运1条110千伏线路
位于四川省凉山彝族自治州西昌市安哈镇摆摆顶村的大箐梁子平均海拔2500米,是典型的微气象区。在这里,冷空气和水汽相遇后,极易造成输电线路覆冰。这里有一个电力观冰站,站内工器具整齐地摆放在置物架上,厨具、空调等设施齐备,还有几张简易的上下铺。“大箐梁子观冰站现场天气阴,温度1.5摄氏度,
12月15日夜间开始,南方多地气温骤降10摄氏度以上,华南地区一夜入冬。12月18日16时,南方电网公司启动低温雨雪冰冻灾害Ⅳ级应急响应,根据南方电网防灾减灾监测预警系统显示,截至12月18日17时,南方电网供电区域内35千伏及以上线路覆冰共417条,覆冰线路主要分布在广西桂林、贵州毕节、贵州六盘水、
12月16日9时26分,在历时97分钟的直流融冰作业后,湖南衡阳重要风电送出线路110千伏印天线的覆冰全部脱落,由国网湖南防灾减灾中心联合属地单位开展的湖南电网今冬直流融冰首战取得胜利。从12月15日开始,寒潮自北向南影响湖南,全省多地出现近20摄氏度的降温,同时伴随降水天气,湖南中西部和南部高海
12月15日以来,广东、广西、云南、贵州多地气温出现断崖式下降。受持续低温雨雪天气影响,截至12月18日17时,南方电网公司供电区域覆冰线路共计448条,覆冰主要集中在贵州毕节、六盘水及云南昭通、广西桂林等地。南方电网公司全力以赴做好低温雨雪冰冻灾害防范应对工作,密切跟踪天气变化,利用在线监
12月11日8时,国网三门峡供电公司监测到220千伏牛卢线等覆冰超过了设计冰厚的70%达11毫米,危及线路安全。按照相关规范要求,该公司立即组织人员对220千伏牛卢线开展直流融冰作业。
“14至15日,500千伏东三线等线路部分区段导线存在较高的覆冰和舞动风险,请做好巡视与应急准备。”12月13日,国网江苏省电力有限公司设备部输电处专责高超接到江苏电网防灾减灾中心发出的电力气象预警,随即通知相关单位积极应对。这得益于国网江苏电科院研发的线路覆冰和舞动预警功能模块在电力气象
12月16日8时30分,在北京房山区河北镇,随着嗡鸣声响起,一架垂直起降固定翼无人机腾空而起,对110千伏滴阎线开展线路覆冰巡检工作。这是国网北京市电力公司首次应用固定翼无人机对输电线路开展覆冰巡检。截至12月16日,国网北京电力应用多旋翼无人机、固定翼无人机,累计完成519架次、647基杆塔覆冰情
18日,在广西桂林资源县1000多米海拔的高寒山区隘门界,温度低至零下5℃,满山银装素裹,一片雪白。南方电网广西桂林供电局输电管理所的工作人员慕“冰”而至,他们踩着湿滑的路面,在现场观察位于山顶的110千伏中两线覆冰情况。工作人员侯其成介绍,110千伏中两线负责对资源县车田、两水、河口三个乡
受强冷空气影响,12月16日起广西出现强寒潮天气,高寒山区和桂东北局部地区有冻雨、雨夹雪和道路结冰。截至16日12时,寒潮导致广西桂林6条35千伏及以上线路覆冰。目前,南方电网公司在广西桂林启动今冬首轮融冰,全力保障电网供电安全。根据南方电网广西电网公司输电线路覆冰监测预警系统监测,110千伏
12月6日,国网浙江宁波供电公司输电运检人员来到鄞州白云岗,将“观冰精灵”安装在海拔500米的220千伏天咸线上,通过科技手段提升线路覆冰监测能力。宁波电网60%的输电线路位于山区,遇到寒潮低温天气时容易覆冰。此前,线路运维人员要靠人工巡检覆冰情况,而易覆冰线路大多位于高寒山区,不仅很难实时
4月2日上午,内蒙古电力集团召开应对雨雪降温天气应急部署会议,部署雨雪降温天气应对处置工作,集团公司总部相关部门、各生产单位140余人参加会议。会议传达了自治区政府办公厅、自治区能源局关于能源行业防灾减灾和能源保供工作要求,听取了12家生产单位雨雪降温天气应对工作情况汇报。会议指出,各
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近日,云南曲靖迎来新年第一轮低温寒潮天气,气温最大降幅达14摄氏度,最低气温跌破零下2摄氏度。截至16日7时,曲靖电网共111条线路出现不同程度覆冰,由于应对工作提前,措施有效,保障了电网安全运行和群众生产生活用电未受影响,相关观冰和融冰准备工作正有序进行。此轮降温,覆冰线路主要分布在会
截至28日12时,贵阳供电局供电局所辖10千伏及以上线路覆冰36条,其中500千伏线路5条,220千伏线路11条,110千伏及以下线路20条,覆冰线路重点分布于开阳、息烽、修文等区域。目前,贵阳电网运行平稳,所有覆冰线路均在密切监测范围,暂无线路融除冰工作计划。工作人员通过覆冰在线监测系统发现,位于开
3月25日,国网青海省电力公司开展雨雪冰冻灾害实战应急演练,模拟在330千伏海杨线等6个作业现场通过机械振动除冰、直流融冰、绳索拉拽等方式清除线路覆冰。每年三四月份,青海平均气温仍在零摄氏度左右,易发生覆冰,且2017、2018连续两年在这一季节都出现过线路覆冰。针对这一情况,国网青海电力通过
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4月22日,在厦门市海沧区新阳220千伏角钟线32号塔开展Ⅰ型导线间隔棒安装中,福建厦门供电公司将地面牵引式带电安装I型导线间隔棒应用于安装220千伏线路垂直双分裂导线。此次应用实现了设备操作简单、间隔棒定位精准、安装快速,从源头上兼顾了工作效率和安全性。在用电大负荷情况下,220千伏线路垂直
北极星输配电网获悉,近日,宁夏至湖南±800千伏特高压直流输电线路工程宁Ⅰ标段在开展基础施工的同时,抢抓时间节点,趁着750千伏白银至黄河Ⅱ回线路工程国调停电检修7天窗口期,实施2.75公里、6基铁塔首段放线施工,预计4月28日完成该放线段全部架线任务。据悉,“宁电入湘”特高压直流输电工程宁夏
近日,由南网科研院牵头申报的国家标准《绝缘配合第14部分:高压直流系统AC/DC滤波器绝缘配合》(GB/T311.14-2024)正式发布,标志着我国在高压直流输电绝缘配合领域取得了新的里程碑,为推动电力行业的可持续发展发挥重要作用。南网科研院直流所技术团队多年来在直流输电绝缘配合领域持续攻关,先后突破
南方地区遭遇连日暴雨,南方电网公司20日上午启动防风防汛Ⅳ级应急响应,已累计出动逾万人次开展抢修复电。连日来,广东、广西、贵州多地持续暴雨,尤其是珠三角和粤西、粤北局部地区出现特大暴雨。南方电网公司进入24小时值班值守状态,迅速调配应急队伍、应急装备开展抢修复电。截至20日17时,南方电
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