抗冰技术先进 特高压不惧低温

　　上个周末，我国多地经历了寒潮的考验，南方多地下起大雪，北方城市平均气温达零下15摄氏度。在如此低温的天气下，如何确保特高压工程安全运行?对此，记者对中国电力科学研究院输变电工程研究所输电线路监测与评估研究室副主任刘彬、国家电网公司运行分公司运维部专责张勇进行了采访。

　　记者：2008年南方低温雨雪冰冻天气所带来的灾害至今还让人记忆犹新。低温对于输电线路的危害表现在哪些方面呢?特高压相对于500千伏及以下电压等级的线路来说，在抗低温方面有哪些不同之处?

　　刘彬：低温冰冻对输电线路造成的主要危害可分为机械故障和电气故障两个方面。电气故障包括绝缘子冰闪、相间闪络和相地闪络;机械故障包括导地线断股、断线，金具损坏、杆塔损坏及倒塔等。

　　特高压线路距离更长、输电容量更大，比低电压等级线路的防冰设防等级、安全系数更高，相对而言，抵御冰冻灾害的能力更强。但由于特高压线路铁塔高、导线截面大、分裂数多等特点，更易受到覆冰灾害的影响。

　　张勇：特高压工程相较于其他输变电工程来说，具备更灵活的融冰措施，原理均为提升电流，引起导线发热，起到融冰的效果。目前特高压工程设计的融冰方式有两种：一是有专门的融冰运行方式，通过改变主回路接线方式，增大直流电流;二是不改变主回路接线，通过调节运行方式，增大直流电流进行融冰。

　　考虑到水电送出工程冬季枯水期较长、直流输送功率低的特点，复奉、锦苏、宾金直流特高压工程设计了融冰模式，在尽可能小的输送功率前提下，使直流线路传输较大电流。几年来，这3条特高压直流工程均开展了融冰方式调试试验，试验结果正常，因此未安排融冰运行方式，而是改变运行方式进行融冰，例如使直流系统降压运行，提升线路电流，适用于覆冰现象轻微的情况。锦苏特高压工程在冬季曾多次安排加压运行，提升直流电流进行融冰。今年1月24日，宾金直流电压由800千伏降到560千伏，直流电流由1500安增大到2142安进行线路融冰，在抗冰冻灾害方面取得了很好的效果。

　　记者：我国目前在特高压线路抗冰设计方面有何研究项目?取得哪些进展?

　　刘彬：目前我国相关的研究项目包括覆冰机理研究、防冰差异化设计研究、覆冰监测预测技术研究及输电线路防舞技术等。国家电网公司从5方面开展了研究，效果明显，此次电网在“霸王级”寒潮中运行安全可靠，充分验证了抗冰技术的成熟。公司绘制完成了电网冰区分布图、舞动区域分布图等基础资料，为电网防冰设计及改造提供了有力的技术支撑;完善了电网防冰设计规范，提出差异化防冰设计及改造技术，进一步提升了电网抗冰能力;建设了电网覆冰监测预测平台，提高了电网主动防冰能力;研发了输电线路综合防舞技术，提升了输电线路防治覆冰舞动的能力;完善了电网防冰应急处置技术，确保将灾害损失降到最低。

　　记者：国际电力行业在覆冰等相关技术方面的研究情况如何?

　　刘彬：许多国际组织，如国际电工委员会、国际标准化组织、国际大电网委员会等都在努力建立和完善处理覆冰的方法和标准，以最合理、最经济的方式处理覆冰对包括输电线路在内的各种结构设施的影响。众多从事覆冰相关研究的学者和技术人员共同参与，成立了两年召开一次的覆冰现象国际研讨会组织IWAIS，探讨如何减小覆冰造成的损失。

　　在电网覆冰规律研究方面，欧洲国家开展了大量的工作。匈牙利为增加输电线路抗覆冰设计的可靠性开展了长期的研究计划;芬兰开展了针对导线覆冰的观测和冻雨导致导线覆冰的模拟研究;立陶宛针对覆冰导致的输电安全问题开展了工程应用研究;欧洲开展COST 727研究计划，增加对覆冰规律和大气边界层冻雨事件的研究，包括覆冰在欧洲的分布、观测和预报等。

　　国外在电网冰区分布图方面的研究历史较长，尤其是美国、加拿大等地域广阔、受覆冰影响较为严重的国家。

　　早期的冰区分布图出现在美国，是根据美国国家电力安全法规NESC编制需要而绘制的，之后多次修订，促使美国实施新的覆冰区划。1993年，美国电力研究院联合多家研究机构，与陆军寒区研究和工程实验室开展了针对覆冰及其分布图绘制的研究。同年，美国土木工程师协会为修订覆冰载荷及早期冰区分布图成立了EPRI、CRREL等专门委员会。CRREL联合其他机构着手修改并完成美国冰区分布图，绘制了50年及100年一遇的覆冰和风速分布图。

　　加拿大覆冰分布的早期研究主要由CAN/CSA Standard S37技术委员会发起，目的是为输电塔提供安全参考。加拿大根据气象部门掌握的逐时天气报告和每6小时降水测量值估算了冻雨覆冰量，并据此绘制了加拿大全国的冰区分布图。欧洲的多个国家也开展了冰区分布图的绘制工作。

　　低温覆冰灾害仍然是目前影响电网安全稳定运行的一种主要灾害形式，我国在该领域的研究成果已经处于国际先进或领先水平。

　　记者：目前我国在运在建特高压工程已达到17条，特高压骨干网架初具规模，在极端低温条件下，有没有可能会出现多线路跳闸、大面积停电的事故?

　　刘彬：基于特高压交直流电网的重要性，特高压线路设计覆冰载荷重现期均按100年一遇考虑，线路设计中充分考虑了低温覆冰灾害的影响。另一方面，覆冰监测预警技术已经广泛应用到电网运维管理工作中，且已建成完善的电网防冰应急处置体系，极大提升了电网抵御低温雨雪冰冻天气的能力。鉴于此，针对特高压交直流电网，我们完全有能力、有信心抵御极端低温带来的覆冰灾害，确保电网供电安全。

　　张勇：面对寒潮，公司加强了融冰操作应急演练，大力规范冬季运维保障工作。国网运行分公司宜宾、上海管理处均针对融冰方式操作编制工作方案，规范并联融冰工作流程，准确、快速、高效的处理线路覆冰，哈密管理处编制印发《天山换流站冬季运维保障工作管理规定》，将各项工作规范化、常态化。在极端的低温条件下，我们通过加强线路覆冰监测，及时发现覆冰趋势，采用融冰运行方式可以有效的防范线路结冰、杆塔倒塌，完全可以保障特高压工程的安全稳定运行。