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输电线路融冰技术的发展
2023-12-23 19:46:21 61
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    断崖式降温突袭南方

    寒冷仍在持续

    不仅我们感到“冻冰冰”

    电网线路也“覆冰冰”啦

    不过别担心

    我们有利器


    受此轮低温天气影响,截至12月17日17时,南方电网公司供电区域内共计165条电力线路出现覆冰。南方电网公司利用覆冰在线监控系统、人工观冰、直流融冰等方式,持续对覆冰电力线路开展融除冰,保障线路安全稳定运行。


    黄色的电力检修车辆行驶在银装素裹的大地。(韩旭 郭帆 吕露)


    南方电网公司已在广西桂林、贵州毕节、云南昭通等地对16条线路实施融除冰。目前,南方电网供电区域没有发生因低温雨雪冰冻灾发生的线路跳闸、设备受损及用户停电情况。




    为什么南方总被低温雨雪“侵扰”?
    以云贵地区为例,冬季冷空气频繁南下,同时来自孟加拉湾的暖湿气流源源不断输送至我国西南地区,在云贵高原易形成“云贵准静止锋”长期维持并控制贵州大部、云南东部地区。

    冷暖空气交汇,在大气中形成逆温层,大气呈“上下冷、中间暖”的垂直结构,自上而下分别为冰晶层、暖层和冷层。

    由于近地面的气温低于0℃,雨滴从空中落下后,会在电线杆、树木、植被及道路表面冻结成一层薄冰,也因此形成了冬季贵州等地冻雨频次多、持续时间长、影响程度重的低温雨雪天气。


    (来源:南方电网科学研究院/南方电网防灾减灾中心)




    这种现象,称为“凝冻”。对于电网来说,凝冻会导致线路和设备覆冰,意味着会有冰闪、短路、断线甚至电线杆塔倒塌的危险,进而引发电力系统故障。

    南方温度急速下跌,南网员工快速应对:远程监测、直流融冰,爬冰卧雪,人巡机巡……全力以赴保障电网安全稳定运行,在冰天雪地中守护万家灯火。(视频制作丨黄昕审核丨代进 林丹丹)

    抗冰利器,有!














    “根据公司防灾减灾预警系统监测,目前贵州毕节大方县、六盘水水城县地区部分线路覆冰速率较快(超过1mm/h),涉及±500千伏禄高肇直流禄高段650号塔等,请相关单位加强关注。”12月17日18时25分,南方电网公司生产指挥中心发出覆冰速率警示信息。

    在南方电网公司自主研发的覆冰在线监测系统上,轻点鼠标,就可以清晰地看到远在千里之外的输电线路铁塔、导线实时覆冰情况、周边温度、湿度。


    12月16日,贵州省毕节市威宁县部分配电线路出现覆冰。(王珊珊 摄)


    “这两天,广西电网累计有8条35千伏及以上电压等级线路出现覆冰,最大覆冰厚度超过12毫米。”在广西南宁,南方电网广西电力科学研究院生产指挥中心值班人员崔志美通过观冰“千里眼”,远距离在线监测冰区输电线路,提供第一手冰情


    12月17日,广西桂林110千伏蜜瑶线的覆冰情况。(李国强 摄)



    近年来,南方电网已构建了一套成熟的“在线监测为主,人工观冰为辅”的覆冰感知体系。


    12月17日,南方电网广西电网桂林供电局工作人员在全州黄花岭220千伏昆黄线观冰点进行线路覆冰观测。(宿雪晶)

    12月16日,在贵州省毕节市威宁自治县盐仓镇,南方电网贵州毕节供电局工作人员在220千伏乌威线对铁塔覆冰开展测量。(罗凯 摄)


    电力设计及施工运维, 输电线路融冰技术的发展

    12月16日,南方电网云南昭通供电局工作人员对220千伏西界线开展人工观冰工作。(周云峰 蒋庚楠 吴学迁 万龙)


    电力设计及施工运维, 输电线路融冰技术的发展

    12月17日,南方电网超高压公司曲靖局工作人员徒步前往所辖牛从乙牛侧接地极线路210号塔开展观冰、测冰工作。(张垒 摄)


    12月17日,在海拔800多米的广东省韶关乐昌市10千伏云岩线所在地,南方电网广东韶关乐昌供电局工作人员对该处线路进行特巡。(许倩玮 摄)


    12月17日 ,贵州省六盘水市海拔2680米的梅花山上,部分铁塔、导线覆冰,南方电网贵州六盘水供电局工作人员进行观冰特巡,对供电设备进行测温。(李泵 摄)


    电力设计及施工运维, 输电线路融冰技术的发展

    ▲12月16日,南方电网广西新电力集团龙胜供电公司马堤供电所工作人员对高山区域线路开展无人机巡线工作。(韦祎 杨柳琴)


    作为目前电网抗冰的主要手段,直流融冰技术原理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,使导线发热对输电线路进行融冰。

    优点:融冰范围广、适用性高、安全性较高


    点击视频感受直流融冰

    12月17日,南方电网广西桂林供电局通过直流融冰技术对110千伏蜜瑶线开展融冰作业。(李国强 摄)


    12月16日18时许,南方电网广西桂林供电局工作人员正在操作直流融冰装置,对覆冰较重的110千伏金中旺线进行融冰。(朱江 摄)


    电力设计及施工运维, 输电线路融冰技术的发展

    电力设计及施工运维, 输电线路融冰技术的发展

    12月17日,南方电网云南昭通供电局采用程序化一键式顺控融冰技术,正在对220千伏西界线导线、地线开展直流融冰工作。(万龙 吴学迁 贾理要)


    12月16日,在贵州省毕节市威宁自治县盐仓镇,南方电网贵州毕节供电局及时对线路开展直流融冰工作,这也是贵州省入冬以来的首次融冰作业。随着电流升高,导线发热,5分钟后开始有覆冰从导线上脱落。(罗凯 摄)


    看得见 除得掉 防得住













    “在50安培-6000安培的任何一个电流点,我们都可以实现精准控制,相当于有了一把融冰‘万能钥匙’。”南方电网公司输配电部高级经理樊灵孟说,从2008年起,南方电网公司自主研发的融冰装置和技术实现跨越式突破,在近年寒潮中得到大规模应用,成为“破冰”有力手段。

    近年来,南方电网公司通过观冰装置研制、融除冰装置开发、应急装备研发、薄弱区段输配电线路改造加固、防冰场景与梅花山防冰基地建设等工作,形成了“看得见、除得掉、防得住”的立体化应急防冰管理体系。


    12月17日,南方电网贵州六盘水水城供电局党员服务队开展观冰工作。(丁芳)

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    据12月18日08时监测显示,除贵州省的南部边缘外,其余地区共71个县(市、区)气温在0°C及以下,其中贵阳市城区-2.9°C,县站最低为大方-4.8°C,乡镇最低为威宁彝族回族苗族自治县石门-7.8°C。

    寒冷的天气

    不仅我们感到“冻冰冰”

    电网线路也“覆冰冰”啦

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    12月16日,在毕节市威宁彝族回族苗族自治县,220千伏乌威线覆冰厚度达到20毫米。为保障线路安全稳定运行,南方电网贵州毕节供电局工作人员及时对线路开展直流融冰工作,这是贵州省入冬以来的首次融冰作业。

    ↑视频来源:贵州新闻联播


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    截至12月18日16时

    贵州电网35千伏及以上线路

    累计覆冰343条

    对达到融除冰条件的2条线路

    已开展直流融冰作业

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    能源保障和安全事关国计民生,是须臾不可忽视的“国之大者”。

    针对本轮低温寒潮天气,南方电网贵州电网公司积极应对,于12月14日17时启动低温雨雪冰冻灾害IV级应急响应,利用测冰、观冰、融冰等手段,持续对覆冰电力线路开展融除冰,保障线路安全稳定运行。


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    测冰

    电力设计及施工运维, 输电线路融冰技术的发展


    在贵州电网公司电力科学研究院生产技术支持中心,该中心在线监测助责吴建蓉用鼠标轻点贵州电网输电线路覆冰预警系统,屏幕上立刻显示出了全省未来24小时覆冰预报情况。

    ↑110千伏高砂线的拉力曲线。图片来源:贵州电网公司电力科学研究院

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    “该覆冰预警系统基于10多年输电线路自然覆冰海量数据,利用深度学习等手段对电网覆冰数据开展深入研究,深入挖掘覆冰时空分布特征,构建线路覆冰图像识别样本库,利用AI技术研究覆冰类型、覆冰厚度图像智能识别,从而基于历史覆冰规律实现精细化的覆冰智能预测。”吴建蓉介绍。在电脑前就能清晰地看到远在千里之外的输电线路铁塔、导线实时覆冰情况和周边的温度、湿度。

    ↑微地形类型图部署于覆冰监测系统。图片来源:贵州电网公司电力科学研究院

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    “通过覆冰在线终端实施监测,一旦覆冰厚度达到融冰启动阈值,就可以立即启动融冰装置或采取其他除冰措施实施线路融(除)冰。根据覆冰预报的数据,可以有效判断出电网覆冰发展的趋势,为下一步工作提供依据。”吴建蓉说道。

    目前,该系统已全面覆盖贵州电网110千伏及以上电压等级的线路,实现了“电网+气象”业务数据的共享共用。



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    观冰

    电力设计及施工运维, 输电线路融冰技术的发展


    为确保线路覆冰情况能够实时掌握,贵州电网公司启动24小时覆冰监测值班,科学设置1700余处观冰点开展冰情观测工作。

    ↑在黔东南苗族侗族自治州麻江县坝芒乡海拔1600米的大开田村,南方电网贵州凯里麻江供电局工作人员对供电线路进行观冰巡视,及时了解线路覆冰情况。程彬 摄


    ↑在黔东南苗族侗族自治州台江县红阳万亩草场,南方电网贵州凯里台江供电局工作人员到10千伏排南线进行观冰巡视。谢释与 摄


    ↑南方电网贵州遵义桐梓供电局工作人员采用“人工+无人机”双巡检模式,对电网进行覆冰监测。令狐珊珊、赵柳青 摄


    ↑南方电网贵州六盘水水城供电局“南网驿站”党员服务队队员开展10千伏野玉线巡线观冰工作。丁芳 摄


    ↑南方电网贵州六盘水盘州供电局工作人员对地势较高的10千伏银杏线开展防冰特巡、红外测温工作。何晨 摄


    ↑南方电网贵州都匀瓮安供电局工作人员对10千伏永安线开展覆冰观测。席坤 摄


    ↑南方电网贵州铜仁松桃供电局工作人员翻山越岭前往观冰点。田杰 摄



    融冰

    电力设计及施工运维, 输电线路融冰技术的发展


    对于电网来说,凝冻会导致线路和设备覆冰,意味着会有冰闪、短路、断线甚至电线杆塔倒塌的危险,进而引发电力系统故障。

    这个时候,直流融冰技术就闪亮登场啦。

    作为目前电网抗冰的主要手段,它的原理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,使导线发热对输电线路进行融冰,具有融冰范围广、适用性高、安全性较高的特点。

    ↑南方电网贵州六盘水供电局工作人员对110千伏台杨I回线进行直流融冰,本次融冰使用的是车载式融冰装置,可根据任务随时移动。邓应飞 摄


    ↑在毕节市威宁彝族回族苗族自治县盐仓镇,南方电网贵州毕节供电工作人员观测220千伏乌威线融冰情况。罗凯 摄


    ↑在黔东南苗族侗族自治州台江县红阳万亩草场,南方电网贵州凯里供电局工作人员正在为震动除冰工作做准备。谢释与 摄


    当前,根据贵州输配电线路架设地域环境,贵州电网已经在重点输变电区域装备了720套覆冰预警装置,并调配有固定式直流融冰装置、车载直流融冰装置、融冰变压器等技术装备投入到防冰保供电工作中。通过配备直流融冰装置,可对60%的110千伏及以上线路实施融冰。其中,220千伏及以上线路覆盖达98.2%。



    南方电网直流融冰技术发展













    ▶2008年,南方电网公司启动了以“南方电网直流融冰装置样机研制”为代表的重点项目攻关。同年,自主研制的国内首套大容量(60MW)电流精准可控直流融冰装置试验成功,输电线路导线覆冰问题得到解决。


    ▶2009年底,南方电网公司第一套覆冰监测系统在贵州投入试运行,迈出了全面建设覆冰监测体系的第一步。


    ▶2011年,南方电网公司攻克架空地线和光纤复合地线(OPGW)融冰技术,输电线路地线融冰得到成功解决。


    ▶2013年,新一代电流精准可控直流融冰装置研制完成并成功应用。


    ▶2013年,南网科研院建立了国内首个覆冰监测装置检测实验室。


    ▶2015年,南方电网公司主导的《直流融冰装置》等3项国家标准颁布,标志着防冰抗冰技术进入全新阶段。


    ▶2019年,高压直流线路导线不停电地线/OPGW融冰成功应用。


    ▶2022年,《南方电网公司标准设计与典型造价 V3.0》的标准模块《直流融冰装置标准设计》发布。


    ▶2023年,国家标准《直流融冰装置》修订启动。






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