輸電線路防冰及融冰工作研究與分析

丁琦

摘要：隨著各行各業(yè)及居民對(duì)電力的需求不斷增加，輸電網(wǎng)作為輸送電力的主網(wǎng)架，在為不同用戶分配電量的同時(shí)，其輸電線路的穩(wěn)定性與安全性也顯得尤為重要，不論是管理單位還是相關(guān)技術(shù)人員都需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行開(kāi)展運(yùn)維，甚至還需要引入先進(jìn)合理的技術(shù)手段，確保輸電主網(wǎng)架能夠安全平穩(wěn)運(yùn)行。近年來(lái)南方氣候反常，寒潮頻繁的席卷著電網(wǎng)，使得輸電線路大面積覆冰，這種現(xiàn)象不僅會(huì)造成桿塔設(shè)備損壞，更嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起桿塔倒塌導(dǎo)致跳閘，嚴(yán)重威脅輸電網(wǎng)的運(yùn)行安全。很多輸電線路架設(shè)在野外的山區(qū)，在天氣寒冷的情況下極難進(jìn)行搶修，為此，每年輸電線路防冰及融冰工作尤其重要，本文就500KV輸電線路防冰及融冰工作應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞：500kV;輸電線路;防冰;融冰;研究分析

一、引言

在寒冷的冬季，輸電線路防冰工作是每年運(yùn)維的重點(diǎn)工作之一，由于冰面的覆蓋，輸電導(dǎo)線的自然承受負(fù)荷會(huì)增加，不僅會(huì)使得導(dǎo)線受損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷裂，這會(huì)使得桿塔出現(xiàn)倒塌，最嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致大面積的停電，長(zhǎng)時(shí)間的停電將導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)受到損失。據(jù)國(guó)家氣象局的信息發(fā)布，近年冬季將發(fā)生拉尼娜事件，易造成我國(guó)氣溫偏低、雨雪偏多，可能發(fā)生強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的極端嚴(yán)寒天氣，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行[1]。因此，相關(guān)電網(wǎng)單位為保證防冰工作有序開(kāi)展，制定并完善防冰抗冰工作方案，引進(jìn)先進(jìn)覆冰監(jiān)測(cè)及融冰技術(shù)，才能去除輸電線路的潛在風(fēng)險(xiǎn)，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文就此進(jìn)行要點(diǎn)闡述。

二、輸電線路防冰的工作流程

以南方電網(wǎng)超高壓輸電公司為例，防冰工作主要按“準(zhǔn)備、實(shí)施、總結(jié)”三個(gè)階段開(kāi)展，其工作如下：

（一）防冰準(zhǔn)備階段的流程及步驟簡(jiǎn)介

此階段每年時(shí)間主要集中在8月至11月，由各局配合完成以下準(zhǔn)備工作：

1、涉及部門及工作概況

公司生產(chǎn)技術(shù)管理部，職責(zé)：①檢查督促各單位防冰準(zhǔn)備工作的落實(shí)。②規(guī)劃覆冰監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、建設(shè)管理工作，督促檢查各單位覆冰監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作。③組織編制（修訂）、發(fā)布《超高壓輸電公司防冰業(yè)務(wù)指導(dǎo)書(shū)》及其它相關(guān)技術(shù)、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

公司安監(jiān)部，職責(zé)：①組織開(kāi)展公司層面低溫冰凍災(zāi)害應(yīng)急演練。②組織排查應(yīng)急裝備，掌握裝備配置情況，及時(shí)組織補(bǔ)充缺額，動(dòng)態(tài)更新應(yīng)急裝備需求與到位信息。

檢修試驗(yàn)中心，職責(zé)：①維護(hù)覆冰預(yù)警系統(tǒng)主站工作。②審核各局填報(bào)的覆冰監(jiān)測(cè)終端基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并錄入主站系統(tǒng)。③配合各局完成覆冰監(jiān)測(cè)終端的消缺調(diào)試。④組織開(kāi)展公司層面防冰工作培訓(xùn)。

2、流程

（1）預(yù)試定檢、維護(hù)及消缺

①編制試驗(yàn)方案。②站內(nèi)設(shè)備試驗(yàn)及檢查消缺：試驗(yàn)融冰裝置、檢查融冰管母、刀閘等。

③檢查消缺具備地線融冰功能線路的防冰設(shè)施。

（2）制定年度防冰工作方案和防冰工作手冊(cè)

結(jié)合所轄線路實(shí)際情況，制定年度“一線一冊(cè)”防冰工作手冊(cè)，涉及到由同一套融冰裝置融冰的線路，沿線各局均應(yīng)對(duì)工作手冊(cè)進(jìn)行會(huì)簽，并由融冰裝置管轄單位以正式文件報(bào)送公司應(yīng)急辦和生產(chǎn)設(shè)備管理部。

（3）修編規(guī)程

主要由各融冰裝置與設(shè)備運(yùn)維單位負(fù)責(zé)，原則上每三年修訂一次，此外在設(shè)備及電網(wǎng)條件發(fā)生變化時(shí)根據(jù)需要及時(shí)進(jìn)行修訂。

（4）聯(lián)動(dòng)機(jī)制建設(shè)

①加強(qiáng)和氣象部門的合作力度，密切關(guān)注天氣，建立信息聯(lián)系平臺(tái)，保證及時(shí)掌握氣象信息，并對(duì)線路覆冰監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)得到的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，在低溫冰雪天氣到來(lái)之前加強(qiáng)線路覆冰情況的監(jiān)測(cè)。②積極與設(shè)計(jì)單位、設(shè)備制造廠家溝通，與外部應(yīng)急施工隊(duì)伍簽訂搶修框架協(xié)議，確保搶修資源第一時(shí)間到位。③與當(dāng)?shù)卣?、交通局等部門建立應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，必要時(shí)快速投入搶險(xiǎn)工作。④應(yīng)急預(yù)案及演練，至少開(kāi)展一次倒塔、斷線應(yīng)急演練、融冰工作演習(xí)。⑤線路模擬導(dǎo)線安裝，綜合考慮塔位點(diǎn)周邊地形氣候?qū)U塔覆冰的影響，同時(shí)應(yīng)結(jié)合人工觀冰點(diǎn)設(shè)置、覆冰線監(jiān)測(cè)終端安裝塔位綜合考慮。⑥覆冰預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)維，檢修試驗(yàn)中心負(fù)責(zé)覆冰預(yù)警系統(tǒng)主站系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，做好系統(tǒng)數(shù)據(jù)的填報(bào)、整理、匯總分析。

⑦人員培訓(xùn)內(nèi)容有“一線一冊(cè)”防冰工作手冊(cè)、覆冰常識(shí)、覆冰厚度測(cè)量技能、防冰特巡工作要求、線路融冰工作技能及安全措施、信息上報(bào)流程、防凍防滑知識(shí)等。⑧應(yīng)急物資與裝備的準(zhǔn)備，應(yīng)按照就近原則進(jìn)行儲(chǔ)備。

（二）防冰實(shí)施階段的流程及步驟簡(jiǎn)介

實(shí)施階段主要集中在12月至次年2月底，各局應(yīng)做好線路沿線氣象信息收集預(yù)測(cè)工作，及時(shí)、全面掌握線路實(shí)際覆冰及運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)布預(yù)警或啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，并按要求做好應(yīng)急值班及信息上報(bào)工作。由此此階段主要工作流程如下：

1、低溫冰凍災(zāi)害預(yù)警[3]

（1）公司各級(jí)應(yīng)急辦要密切關(guān)注天氣情況，及時(shí)發(fā)布預(yù)警，組織開(kāi)展防冰應(yīng)急值班，組織人員分析寒潮對(duì)輸電線路所在區(qū)域影響，安排人員定期對(duì)覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（2）公司各級(jí)應(yīng)急辦應(yīng)根據(jù)防冰特巡結(jié)果及天氣等情況分析判斷低溫冰凍災(zāi)害的影響程度，按照規(guī)定及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，發(fā)布相應(yīng)等級(jí)的低溫冰凍災(zāi)害預(yù)警并做好防冰信息報(bào)送。

2、特殊巡視

（1）發(fā)布寒潮預(yù)警信息后，若本局所轄線路在寒潮影響范圍內(nèi)，輸電運(yùn)維班組應(yīng)通過(guò)線路沿線防冰臨時(shí)聯(lián)絡(luò)員、群眾護(hù)線員、覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等多方面渠道了解并上報(bào)線路現(xiàn)場(chǎng)覆冰信息。當(dāng)線路出現(xiàn)覆冰，輸電運(yùn)維部門應(yīng)對(duì)人工觀冰點(diǎn)觀冰。當(dāng)出現(xiàn)霜凍雨等惡劣天氣時(shí)，線路運(yùn)維班組人員及時(shí)開(kāi)展巡視。對(duì)交通困難地區(qū)的重點(diǎn)防冰線路區(qū)段，應(yīng)安排人員提前就近值守，避免受天氣影響巡視人員無(wú)法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。

（2）各局應(yīng)急指揮中心要全面、及時(shí)掌握輸電線路的覆冰情況。原則上在凝凍天氣未消除前，重點(diǎn)區(qū)段或桿塔應(yīng)確保每天巡視一次，若覆冰現(xiàn)象出現(xiàn)加劇，則需安排人員對(duì)重點(diǎn)區(qū)段或桿塔蹲點(diǎn)監(jiān)視，確保第一時(shí)間準(zhǔn)確掌握覆冰情況，及時(shí)采取有效應(yīng)對(duì)措施。

3、防止覆冰線路故障的應(yīng)對(duì)措施

發(fā)布低溫冰凍災(zāi)害預(yù)警后，各局應(yīng)根據(jù)輸電線路覆冰發(fā)展情況積極采取常規(guī)、特殊應(yīng)對(duì)措施，防止發(fā)生倒塔、斷線事件。

4、低溫冰凍災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)

當(dāng)采取防止覆冰線路故障預(yù)控措施仍不能消除覆冰對(duì)線路的影響，造成線路跳閘、鐵塔受損或出現(xiàn)倒塔、斷線的事故時(shí)，各單位應(yīng)根據(jù)災(zāi)情啟動(dòng)相應(yīng)等級(jí)的防冰災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)。

5、覆冰信息上報(bào)

主要由各局及單位進(jìn)行“零”匯報(bào)（使用覆冰預(yù)警系統(tǒng)、短信平臺(tái)進(jìn)行）、預(yù)警及應(yīng)急響應(yīng)時(shí)匯報(bào)、特殊情況時(shí)匯報(bào)，其中預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)期間短信報(bào)送要求與“零”匯報(bào)要求一致。

6、 融冰申請(qǐng)與啟動(dòng)

由各局生產(chǎn)運(yùn)維部門根據(jù)線路覆冰情況向本單位生產(chǎn)設(shè)備管理部上報(bào)，經(jīng)公司應(yīng)急指揮中心批準(zhǔn)后，將線路融冰申請(qǐng)單提交至融冰指揮組（融冰裝置所在單位），并由融冰指揮組協(xié)調(diào)組織開(kāi)展融冰啟動(dòng)工作。多局共管線路在出現(xiàn)多段線路均達(dá)到融冰啟動(dòng)條件時(shí)，融冰線路管轄局均應(yīng)提交融冰申請(qǐng)[4].經(jīng)公司應(yīng)急指揮中心批準(zhǔn)后由融冰指揮組根據(jù)線路實(shí)際覆冰情況研判后，統(tǒng)籌安排融冰先后次序。

7、應(yīng)急搶修

低溫冰凍災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)后，受災(zāi)單位要迅速按相關(guān)處理辦法成立相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)，明確各級(jí)職責(zé)和工作要求。同時(shí)迅速收集電網(wǎng)、設(shè)備受災(zāi)情況，分析評(píng)估電網(wǎng)、設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，制定綜合應(yīng)急處置方案及工作計(jì)劃，上報(bào)后實(shí)施，必要時(shí)報(bào)公司組織專家進(jìn)行評(píng)審。

（三）防冰總結(jié)階段

主要包括以下幾方面：編寫(xiě)工作總結(jié)要求—處置地線融冰線路的接地刀閘—檢查消缺—防冰工作分析與整治。

三、線路覆冰總體概況

以2018-2019年度為典型，超高壓梧州局共出現(xiàn)過(guò)5輪覆冰，最大覆冰厚度出現(xiàn)在2018年12月的第1輪，受影響最嚴(yán)重的為500kV桂山甲線及500kV桂山乙線。其中500kV桂山甲線最大覆冰厚度：導(dǎo)線17.44mm達(dá)到設(shè)計(jì)值116%，地線25.93mm達(dá)到設(shè)計(jì)值130%;500kV桂山乙線最大覆冰厚度：導(dǎo)線20.3mm達(dá)到設(shè)計(jì)值135%、地線20.59mm達(dá)到設(shè)計(jì)值103%。

四、覆冰監(jiān)測(cè)

由于線路多且所處地理位置相對(duì)復(fù)雜，因而覆冰監(jiān)測(cè)分為兩部分進(jìn)行，一是劃分監(jiān)測(cè)區(qū)段，根據(jù)《南方電網(wǎng)公司輸電線路防冰工作導(dǎo)則》，要求各局確定線路防冰的重點(diǎn)區(qū)段和管控級(jí)別[5]，對(duì)人工觀冰點(diǎn)并進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)模擬導(dǎo)線設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn);二是劃分責(zé)任區(qū)段，線路防冰特巡和人工觀冰至少2人成組，在線路進(jìn)入覆冰期、預(yù)警信息發(fā)布之前，各觀測(cè)段負(fù)責(zé)聯(lián)系收集區(qū)段內(nèi)線路的相關(guān)氣象信息。

除人工觀冰外，覆冰在線監(jiān)測(cè)值班人員實(shí)行24小時(shí)值班模式，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)維自動(dòng)化系統(tǒng)中輸電線路覆冰在線監(jiān)測(cè)裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行掌控現(xiàn)場(chǎng)情況，可通過(guò)覆冰拉力裝置計(jì)算得出現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)地線覆冰厚度、溫度、濕度、風(fēng)速、雨量以及桿塔傾斜角度等，與現(xiàn)場(chǎng)人工觀冰數(shù)據(jù)進(jìn)行分析校核，確保準(zhǔn)確。

五、線路融冰

（一）融冰申請(qǐng)

當(dāng)線路覆冰達(dá)到以下條件時(shí)，具備融冰條件的線路應(yīng)及時(shí)申請(qǐng)融冰：1、線路覆冰比值超過(guò)0.5，且預(yù)計(jì)未來(lái)3天線路所處地區(qū)天氣持續(xù)符合覆冰條件時(shí);2、同時(shí)滿足以下三個(gè)條件時(shí)：中、重冰區(qū)線路覆冰比值超過(guò)0.4;在線監(jiān)測(cè)觀冰每8小時(shí)內(nèi)覆冰厚度增加超過(guò)5mm或人工觀冰24小時(shí)內(nèi)覆冰厚度增加超過(guò)7mm;預(yù)計(jì)未來(lái)3天線路所處地區(qū)天氣持續(xù)符合覆冰條件;3、桂山甲乙線線路覆冰比值超過(guò)0.3，且預(yù)計(jì)未來(lái)3天線路所處地區(qū)天氣持續(xù)符合覆冰條件時(shí);4、如公司通過(guò)發(fā)文等方式對(duì)特定線路或線路特定區(qū)段融冰啟動(dòng)條件進(jìn)行特別規(guī)定，以特別規(guī)定的啟動(dòng)條件為準(zhǔn)。

（二）融冰啟動(dòng)準(zhǔn)備

公司應(yīng)急指揮中心批準(zhǔn)融冰申請(qǐng)后，及時(shí)批復(fù)并下發(fā)融冰指揮組，由其協(xié)調(diào)聯(lián)系相關(guān)廠站管轄單位向調(diào)管該覆冰線路的調(diào)度機(jī)構(gòu)提交線路融冰申請(qǐng)。啟動(dòng)融冰時(shí)，嚴(yán)格按照“一線一冊(cè)”防冰工作方案執(zhí)行，下達(dá)指令、命令必須使用錄音電話或開(kāi)啟手機(jī)錄音，同時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫、測(cè)光纖衰耗[6]條件的準(zhǔn)備情況。

在此項(xiàng)目中主要使用“直流融冰”，即用直流融冰裝置將來(lái)自電力系統(tǒng)或交流發(fā)電機(jī)的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并將直流電流加載在待融冰線路上使導(dǎo)線、地線或光纜上的覆冰融化[7]。在融冰的過(guò)程中，禁止用經(jīng)驗(yàn)主觀的開(kāi)展工作，如有變動(dòng)，應(yīng)該履行變更的手續(xù)，臨時(shí)增加工作任務(wù)要履行審批手續(xù)，且從工作組或調(diào)度員下達(dá)輸電線路接線命令時(shí)刻到輸電線路完成接線拆除的融冰時(shí)間不宜超過(guò)390分鐘，一旦發(fā)現(xiàn)有導(dǎo)地線弧垂異常降低或地線落地等影響融冰的進(jìn)行，操作人員應(yīng)該立即申請(qǐng)終止。同時(shí)，融冰通流過(guò)程，應(yīng)每隔15分鐘檢測(cè)一次線路、金具、接頭和直流融冰裝置各設(shè)備的溫度，光纜溫度不得超過(guò)30℃，地線溫升不得超過(guò)5℃，對(duì)脫冰跳躍情況進(jìn)行觀察，如有異常，立即報(bào)告。如覆冰效果觀測(cè)人員現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)覆冰已完全融化，應(yīng)及時(shí)向線路工作組組長(zhǎng)報(bào)告。

六、融冰效果監(jiān)測(cè)

在接到融冰操作負(fù)責(zé)人關(guān)于融冰裝置即將啟動(dòng)的通知后，線路現(xiàn)場(chǎng)的工作負(fù)責(zé)人應(yīng)該及時(shí)聯(lián)系部門防冰值班人員，讓其利用覆冰預(yù)警系統(tǒng)的導(dǎo)地線融冰溫度及電流監(jiān)測(cè)裝置觀測(cè)導(dǎo)地線溫度及電流變化，同時(shí)監(jiān)測(cè)覆冰拉力曲線趨勢(shì)來(lái)判斷融冰效果，嚴(yán)格按照融冰方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，如有發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)向融冰操作人員報(bào)告。融冰現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)融冰接線裝置工作小組通過(guò)紅外測(cè)溫儀對(duì)融冰導(dǎo)地線進(jìn)行測(cè)溫，與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)做分析對(duì)比，保證融冰電流及溫升的準(zhǔn)確性。如融冰過(guò)程中發(fā)生融冰跳閘等故障時(shí)，可通過(guò)導(dǎo)地線融冰故障定位裝置來(lái)準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，從而及時(shí)進(jìn)行故障分析及搶修，保證防冰及融冰工作萬(wàn)無(wú)一失。

七、融冰效果及改進(jìn)方向研究

縱觀整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)程，大部分覆冰線路融冰效果是良好的，但也存在一些問(wèn)題，如冰期存在未完成融冰裝置的試驗(yàn)和消缺、監(jiān)測(cè)的布點(diǎn)不足，計(jì)算的準(zhǔn)確性還有待提升、現(xiàn)場(chǎng)覆冰達(dá)到融冰條件時(shí)申請(qǐng)不及時(shí)，調(diào)度批復(fù)的時(shí)間較長(zhǎng)等，這在一定程度上都降低了融冰工作效率，并且增加了融冰工作的風(fēng)險(xiǎn)。為此在后期應(yīng)根據(jù)以上問(wèn)題及時(shí)的做出整改，一方面要修編防冰的工作方案，合理安排進(jìn)度、完善監(jiān)測(cè)裝置覆蓋率;另一方面，建議對(duì)架空地線（光纜）分段融冰現(xiàn)行最大融冰電流進(jìn)行校核，確定是否可以調(diào)整優(yōu)化，以確保融冰效率，特別是在覆冰季節(jié)來(lái)臨前，要對(duì)覆冰線路進(jìn)行全線排查，避免出現(xiàn)影響線路融冰和運(yùn)行安全的缺陷。

總結(jié)：綜上，為保證500kV輸電線路在防冰工作期間安全穩(wěn)定運(yùn)行，杜絕在冰情處置過(guò)程中發(fā)生人身死亡事故，需以“平時(shí)預(yù)、災(zāi)前防、災(zāi)中守、災(zāi)后搶、事后評(píng)”為主線，堅(jiān)持以防為主、綜合減災(zāi)，堅(jiān)持以人為本、守住人身安全底線。優(yōu)化防冰工作體制體系，引用高新線路融冰技術(shù)，從而使每年輸電線路防冰抗冰工作順利開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張仕平.電網(wǎng)線路冰凍危害與對(duì)策分析[J].集成電路應(yīng)用，2019，36（11）：2.

1317500783272