雪凝來襲 覆冰何以冰解凍釋？

近日，在結滿冰的電網(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備的微博圖文，在網(wǎng)絡上廣為流傳。部分網(wǎng)民表示不解：經(jīng)歷過十年前冰災考驗的貴州電網(wǎng)，怎么還要人工除冰？

近日，在接受科技日報記者采訪時，貴州電力科學研究院副院長文屹表示，貴州電網(wǎng)從預警到融冰其實早已用上高科技，凝凍以來，沒有線路因為凝凍災害而停運。那么，最新的電網(wǎng)融冰技術又有哪些呢？

直流融冰代替人工除冰

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

如此一來，對電網(wǎng)線路的安全監(jiān)測成了預防冰凍災害的重要手段，如果能在凝凍后及時詳細了解各線路覆冰情況，對危險路段立刻搶修，則可防范于未然。貴州電網(wǎng)結合專業(yè)氣象數(shù)據(jù)，依托遍布全省的256個智能觀測點，通過對實時采集到的數(shù)據(jù)進行分析，結合人工觀測，可及時掌握全省線路覆冰狀況，包括厚度、溫度、濕度、風速和承重拉力值等，實現(xiàn)“被動抗冰”到“主動防冰”，為及時開展直流融冰、應急搶修等提供數(shù)據(jù)。

為將凝凍災害造成的經(jīng)濟損失降到最低，貴州還建立了輸電線路覆冰預警系統(tǒng)，在全省設置了30套固定式直流融冰裝置及20套移動式直流融冰裝置，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。在一些移動直流裝置無法抵達的野外，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，從而達到融冰目的。”貴州電力科學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，只要覆冰厚度達到設計值的50%及以上就會采取融冰措施。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)濟實惠的除冰方案，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技術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，一方面安全風險較大，另一方面除冰時間長、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、田地間做實驗不下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備工作開始到最后結束，全過程大概需要7至8小時，而采用李瑞團隊創(chuàng)新的“串聯(lián)交流短路融冰法”進行除冰，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，每兩基電桿上架設有一臺配電變壓器，與一般配電變壓器不同的是，這個變壓器周邊多了3組開關，在平時可以正常為村民供電，而在凝凍發(fā)生期間，當覆冰達到5毫米厚度后，便可通過刀閘開關切換，實現(xiàn)融冰。由于相關融冰設備均固定在電桿以及變壓器上，無需臨時搬運和接線相關準備，大大節(jié)省了融冰時間。

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致倒桿斷線。

對于李瑞以及他的創(chuàng)新團隊，下一步，還將把研究方向?qū)?ldquo;串聯(lián)交流短路融冰法”自動化升級改造研究上。“我們的項目還有一些‘瑕疵’，比如人工倒閘等，為盡可能避免風險存在，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”力保融冰裝置全運行

自上世紀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。近年來，貴州電力科學研究院參與的研發(fā)團隊在國內(nèi)率先利用直流融冰裝置開展了500kV、220kV和110kV線路的實際融冰工作，驗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難關也很快被攻克，一套完整的、國際領先的直流融冰集成技術體系問世。

今年以來，面對突然而來的雪凝天氣，在前期充分調(diào)研和摸底的基礎上，以直流融冰裝置為基礎的500kV、220kV和110kV線路“三道防線”確保了全省融冰裝置100%運行，至今沒有線路因為凝凍災害而停運。

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，貴州電力科學研究院組織融冰專家團隊進行技術攻關，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備，只有冬季才會投入運行。因長期處于冷備用狀態(tài)，裝置產(chǎn)生的缺陷較多。貴州電力科學研究院提前組織“會診”，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。鑒于裝置在運行維護上的特殊性，貴州電力科學研究院還制定標準，明確裝置外觀檢查、特殊巡維以及預試定檢等檢查的項目、周期和標準，規(guī)范和保障直流融冰裝置的運行維護。