雪凝來襲 覆冰何以冰解凍釋？

近日，在結(jié)滿冰的電網(wǎng)鐵塔上，“電塔敲冰哥”陳長生一邊敲冰一邊攀爬51米高鐵塔為直流融冰做準(zhǔn)備的微博圖文，在網(wǎng)絡(luò)上廣為流傳。部分網(wǎng)民表示不解：經(jīng)歷過十年前冰災(zāi)考驗(yàn)的貴州電網(wǎng)，怎么還要人工除冰？

近日，在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)，貴州電力科學(xué)研究院副院長文屹表示，貴州電網(wǎng)從預(yù)警到融冰其實(shí)早已用上高科技，凝凍以來，沒有線路因?yàn)槟齼鰹?zāi)害而停運(yùn)。那么，最新的電網(wǎng)融冰技術(shù)又有哪些呢？

直流融冰代替人工除冰

隨著社會(huì)對電力的依賴程度越來越高，覆冰對電網(wǎng)安全的威脅日益嚴(yán)峻。凝凍災(zāi)害可造成輸電線路和設(shè)備覆冰，厚冰能壓垮電線并造成停電，因此必須及時(shí)進(jìn)行融冰。

如此一來，對電網(wǎng)線路的安全監(jiān)測成了預(yù)防冰凍災(zāi)害的重要手段，如果能在凝凍后及時(shí)詳細(xì)了解各線路覆冰情況，對危險(xiǎn)路段立刻搶修，則可防范于未然。貴州電網(wǎng)結(jié)合專業(yè)氣象數(shù)據(jù)，依托遍布全省的256個(gè)智能觀測點(diǎn)，通過對實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合人工觀測，可及時(shí)掌握全省線路覆冰狀況，包括厚度、溫度、濕度、風(fēng)速和承重拉力值等，實(shí)現(xiàn)“被動(dòng)抗冰”到“主動(dòng)防冰”，為及時(shí)開展直流融冰、應(yīng)急搶修等提供數(shù)據(jù)。

為將凝凍災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失降到最低，貴州還建立了輸電線路覆冰預(yù)警系統(tǒng)，在全省設(shè)置了30套固定式直流融冰裝置及20套移動(dòng)式直流融冰裝置，傳統(tǒng)的人工除冰方式已基本上被取代。

何謂直流融冰？“簡單來說，就是通過啟動(dòng)直流融冰裝置，在停電線路上施加較大的直流電流，使線路開始發(fā)熱，覆冰慢慢融化、剝離、掉落。在一些移動(dòng)直流裝置無法抵達(dá)的野外，通過搭建短接線，使線路和直流融冰裝置之間產(chǎn)生直流回路，從而達(dá)到融冰目的。”貴州電力科學(xué)研究院副院長文屹表示。

那線路在什么情況下才需要融冰？文屹解釋，根據(jù)線路承載力，只要覆冰厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值的50%及以上就會(huì)采取融冰措施。只不過，高科技融冰手段并不能完全取代電網(wǎng)員工在雨雪冰凍天氣中的所有工作，在輸電線路融冰前后的短接線連接、拆除，以及現(xiàn)場的人工覆冰觀測等工作，仍需要人工來完成。

串聯(lián)融冰解決“最后一公里”供電難題

貴州省息烽縣全境海拔較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部分布在南極山脈沿線，平均海拔1700米以上。高海拔加上風(fēng)口地理，多年來，南極山脈沿線成為凝凍天氣易發(fā)區(qū)域。在息烽縣電網(wǎng)1268公里長的配網(wǎng)線路中，易覆冰的20余公里長線路幾乎都分布在南極山脈沿線。

如何尋找到經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的除冰方案，確保這20余公里長的線路不怕“凍”？

長期以來，對于主網(wǎng)除冰，通過直流融冰等先進(jìn)技術(shù)手段就可以確保供電，但對于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)，又如何通過強(qiáng)配網(wǎng)，解決好“最后一公里”的供電難題呢？

以往的車載融冰，一方面安全風(fēng)險(xiǎn)較大，另一方面除冰時(shí)間長、效果不佳。更為重要的是，受到地勢以及道路條件的制約，類似車載融冰等方式難以進(jìn)入山寨。

“創(chuàng)新的‘串聯(lián)交流短路融冰法’利用原有的變壓器，通過增容改造與新增開關(guān)刀閘，以串接交流短路的方式來融冰，我們在山坡上、田地間做實(shí)驗(yàn)不下30次，最終取得了成功。”息烽供電局李瑞表示。

針對同樣一條線路，采用車載融冰方式從準(zhǔn)備工作開始到最后結(jié)束，全過程大概需要7至8小時(shí)，而采用李瑞團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新的“串聯(lián)交流短路融冰法”進(jìn)行除冰，全過程最快10分鐘，最慢20分鐘“搞定”。

息烽縣張家溝組10千伏永玄線張家溝支線上，每兩基電桿上架設(shè)有一臺(tái)配電變壓器，與一般配電變壓器不同的是，這個(gè)變壓器周邊多了3組開關(guān)，在平時(shí)可以正常為村民供電，而在凝凍發(fā)生期間，當(dāng)覆冰達(dá)到5毫米厚度后，便可通過刀閘開關(guān)切換，實(shí)現(xiàn)融冰。由于相關(guān)融冰設(shè)備均固定在電桿以及變壓器上，無需臨時(shí)搬運(yùn)和接線相關(guān)準(zhǔn)備，大大節(jié)省了融冰時(shí)間。

作為貴陽供電局供電區(qū)域內(nèi)主要重度覆冰區(qū)域之一，息烽電網(wǎng)近年從未因凝凍覆冰導(dǎo)致倒桿斷線。

對于李瑞以及他的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，下一步，還將把研究方向?qū)?zhǔn)“串聯(lián)交流短路融冰法”自動(dòng)化升級改造研究上。“我們的項(xiàng)目還有一些‘瑕疵’，比如人工倒閘等，為盡可能避免風(fēng)險(xiǎn)存在，無線遙控或有線控制是我們接下來需要攻克的方向。”李瑞說。

“三道防線”力保融冰裝置全運(yùn)行

自上世紀(jì)80年代以來，國際上就一直在探討直流融冰的可能性，并開發(fā)直流融冰裝置。研究表明，直流融冰是唯一可在電網(wǎng)中大規(guī)模使用的技術(shù)。近年來，貴州電力科學(xué)研究院參與的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)率先利用直流融冰裝置開展了500kV、220kV和110kV線路的實(shí)際融冰工作，驗(yàn)證了直流融冰的有效性和快速性。緊接著，直流融冰裝置的技術(shù)難關(guān)也很快被攻克，一套完整的、國際領(lǐng)先的直流融冰集成技術(shù)體系問世。

今年以來，面對突然而來的雪凝天氣，在前期充分調(diào)研和摸底的基礎(chǔ)上，以直流融冰裝置為基礎(chǔ)的500kV、220kV和110kV線路“三道防線”確保了全省融冰裝置100%運(yùn)行，至今沒有線路因?yàn)槟齼鰹?zāi)害而停運(yùn)。

由于直流融冰裝置的市場需求趨于飽和，部分生產(chǎn)廠家退出融冰裝置市場，而且，貴州電網(wǎng)一些裝置控保系統(tǒng)為第一代產(chǎn)品，相關(guān)硬件已經(jīng)停產(chǎn)，需要更新?lián)Q代，否則將沒有備品備件。為擺脫不利局面，貴州電力科學(xué)研究院組織融冰專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，升級改造了部分直流融冰裝置的控制系統(tǒng)。

      直流融冰裝置作為變電站特殊的電力設(shè)備，只有冬季才會(huì)投入運(yùn)行。因長期處于冷備用狀態(tài)，裝置產(chǎn)生的缺陷較多。貴州電力科學(xué)研究院提前組織“會(huì)診”，解決了裝置出現(xiàn)的一些重大問題，并針對不同廠家的直流融冰裝置，編制手冊，對裝置一些常見的、易發(fā)生的缺陷列出了診斷的步驟和清單。鑒于裝置在運(yùn)行維護(hù)上的特殊性，貴州電力科學(xué)研究院還制定標(biāo)準(zhǔn)，明確裝置外觀檢查、特殊巡維以及預(yù)試定檢等檢查的項(xiàng)目、周期和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和保障直流融冰裝置的運(yùn)行維護(hù)。