輸電線路防冰及融冰工作研究與分析

丁琦

摘要：隨著各行各業及居民對電力的需求不斷增加，輸電網作為輸送電力的主網架，在為不同用戶分配電量的同時，其輸電線路的穩定性與安全性也顯得尤為重要，不論是管理單位還是相關技術人員都需要嚴格按照相應的規定進行開展運維，甚至還需要引入先進合理的技術手段，確保輸電主網架能夠安全平穩運行。近年來南方氣候反常，寒潮頻繁的席卷著電網，使得輸電線路大面積覆冰，這種現象不僅會造成桿塔設備損壞，更嚴重時還會引起桿塔倒塌導致跳閘，嚴重威脅輸電網的運行安全。很多輸電線路架設在野外的山區，在天氣寒冷的情況下極難進行搶修，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用的相關技術進行研究與分析。

關鍵詞：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維的重點工作之一，由于冰面的覆蓋，輸電導線的自然承受負荷會增加，不僅會使得導線受損，嚴重時會出現斷裂，這會使得桿塔出現倒塌，最嚴重時會導致大面積的停電，長時間的停電將導致國民經濟受到損失。據國家氣象局的信息發布，近年冬季將發生拉尼娜事件，易造成我國氣溫偏低、雨雪偏多，可能發生強度大、持續時間長的極端嚴寒天氣，嚴重威脅電網安全運行[1]。因此，相關電網單位為保證防冰工作有序開展，制定并完善防冰抗冰工作方案，引進先進覆冰監測及融冰技術，才能去除輸電線路的潛在風險，保證電力系統的安全穩定運行，本文就此進行要點闡述。

二、輸電線路防冰的工作流程

以南方電網超高壓輸電公司為例，防冰工作主要按“準備、實施、總結”三個階段開展，其工作如下：

（一）防冰準備階段的流程及步驟簡介

此階段每年時間主要集中在8月至11月，由各局配合完成以下準備工作：

1、涉及部門及工作概況

公司生產技術管理部，職責：①檢查督促各單位防冰準備工作的落實。②規劃覆冰監測預警系統、建設管理工作，督促檢查各單位覆冰監測預警系統的運行維護工作。③組織編制（修訂）、發布《超高壓輸電公司防冰業務指導書》及其它相關技術、作業標準。

公司安監部，職責：①組織開展公司層面低溫冰凍災害應急演練。②組織排查應急裝備，掌握裝備配置情況，及時組織補充缺額，動態更新應急裝備需求與到位信息。

檢修試驗中心，職責：①維護覆冰預警系統主站工作。②審核各局填報的覆冰監測終端基礎數據，并錄入主站系統。③配合各局完成覆冰監測終端的消缺調試。④組織開展公司層面防冰工作培訓。

2、流程

（1）預試定檢、維護及消缺

①編制試驗方案。②站內設備試驗及檢查消缺：試驗融冰裝置、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施。

（2）制定年度防冰工作方案和防冰工作手冊

結合所轄線路實際情況，制定年度“一線一冊”防冰工作手冊，涉及到由同一套融冰裝置融冰的線路，沿線各局均應對工作手冊進行會簽，并由融冰裝置管轄單位以正式文件報送公司應急辦和生產設備管理部。

（3）修編規程

主要由各融冰裝置與設備運維單位負責，原則上每三年修訂一次，此外在設備及電網條件發生變化時根據需要及時進行修訂。

（4）聯動機制建設

①加強和氣象部門的合作力度，密切關注天氣，建立信息聯系平臺，保證及時掌握氣象信息，并對線路覆冰監測點監測得到的氣象數據進行趨勢分析，在低溫冰雪天氣到來之前加強線路覆冰情況的監測。②積極與設計單位、設備制造廠家溝通，與外部應急施工隊伍簽訂搶修框架協議，確保搶修資源第一時間到位。③與當地政府、交通局等部門建立應急聯動機制，必要時快速投入搶險工作。④應急預案及演練，至少開展一次倒塔、斷線應急演練、融冰工作演習。⑤線路模擬導線安裝，綜合考慮塔位點周邊地形氣候對桿塔覆冰的影響，同時應結合人工觀冰點設置、覆冰線監測終端安裝塔位綜合考慮。⑥覆冰預警系統運維，檢修試驗中心負責覆冰預警系統主站系統的運行維護，做好系統數據的填報、整理、匯總分析。

⑦人員培訓內容有“一線一冊”防冰工作手冊、覆冰常識、覆冰厚度測量技能、防冰特巡工作要求、線路融冰工作技能及安全措施、信息上報流程、防凍防滑知識等。⑧應急物資與裝備的準備，應按照就近原則進行儲備。

（二）防冰實施階段的流程及步驟簡介

實施階段主要集中在12月至次年2月底，各局應做好線路沿線氣象信息收集預測工作，及時、全面掌握線路實際覆冰及運行情況，及時發布預警或啟動應急響應，并按要求做好應急值班及信息上報工作。由此此階段主要工作流程如下：

1、低溫冰凍災害預警[3]

（1）公司各級應急辦要密切關注天氣情況，及時發布預警，組織開展防冰應急值班，組織人員分析寒潮對輸電線路所在區域影響，安排人員定期對覆冰監測系統數據進行分析。

（2）公司各級應急辦應根據防冰特巡結果及天氣等情況分析判斷低溫冰凍災害的影響程度，按照規定及時啟動應急預案，發布相應等級的低溫冰凍災害預警并做好防冰信息報送。

2、特殊巡視

（1）發布寒潮預警信息后，若本局所轄線路在寒潮影響范圍內，輸電運維班組應通過線路沿線防冰臨時聯絡員、群眾護線員、覆冰監測系統等多方面渠道了解并上報線路現場覆冰信息。當線路出現覆冰，輸電運維部門應對人工觀冰點觀冰。當出現霜凍雨等惡劣天氣時，線路運維班組人員及時開展巡視。對交通困難地區的重點防冰線路區段，應安排人員提前就近值守，避免受天氣影響巡視人員無法及時到達現場。

（2）各局應急指揮中心要全面、及時掌握輸電線路的覆冰情況。原則上在凝凍天氣未消除前，重點區段或桿塔應確保每天巡視一次，若覆冰現象出現加劇，則需安排人員對重點區段或桿塔蹲點監視，確保第一時間準確掌握覆冰情況，及時采取有效應對措施。

3、防止覆冰線路故障的應對措施

發布低溫冰凍災害預警后，各局應根據輸電線路覆冰發展情況積極采取常規、特殊應對措施，防止發生倒塔、斷線事件。

4、低溫冰凍災害應急響應

當采取防止覆冰線路故障預控措施仍不能消除覆冰對線路的影響，造成線路跳閘、鐵塔受損或出現倒塔、斷線的事故時，各單位應根據災情啟動相應等級的防冰災應急響應。

5、覆冰信息上報

主要由各局及單位進行“零”匯報（使用覆冰預警系統、短信平臺進行）、預警及應急響應時匯報、特殊情況時匯報，其中預警、應急響應期間短信報送要求與“零”匯報要求一致。

6、 融冰申請與啟動

由各局生產運維部門根據線路覆冰情況向本單位生產設備管理部上報，經公司應急指揮中心批準后，將線路融冰申請單提交至融冰指揮組（融冰裝置所在單位），并由融冰指揮組協調組織開展融冰啟動工作。多局共管線路在出現多段線路均達到融冰啟動條件時，融冰線路管轄局均應提交融冰申請[4].經公司應急指揮中心批準后由融冰指揮組根據線路實際覆冰情況研判后，統籌安排融冰先后次序。

7、應急搶修

低溫冰凍災害應急響應啟動后，受災單位要迅速按相關處理辦法成立相應的組織機構，明確各級職責和工作要求。同時迅速收集電網、設備受災情況，分析評估電網、設備風險，制定綜合應急處置方案及工作計劃，上報后實施，必要時報公司組織專家進行評審。

（三）防冰總結階段

主要包括以下幾方面：編寫工作總結要求—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過5輪覆冰，最大覆冰厚度出現在2018年12月的第1輪，受影響最嚴重的為500kV桂山甲線及500kV桂山乙線。其中500kV桂山甲線最大覆冰厚度：導線17.44mm達到設計值116%，地線25.93mm達到設計值130%;500kV桂山乙線最大覆冰厚度：導線20.3mm達到設計值135%、地線20.59mm達到設計值103%。

四、覆冰監測

由于線路多且所處地理位置相對復雜，因而覆冰監測分為兩部分進行，一是劃分監測區段，根據《南方電網公司輸電線路防冰工作導則》，要求各局確定線路防冰的重點區段和管控級別[5]，對人工觀冰點并進行分級，通過模擬導線設置監測點;二是劃分責任區段，線路防冰特巡和人工觀冰至少2人成組，在線路進入覆冰期、預警信息發布之前，各觀測段負責聯系收集區段內線路的相關氣象信息。

除人工觀冰外，覆冰在線監測值班人員實行24小時值班模式，實時監測運維自動化系統中輸電線路覆冰在線監測裝置相關的數據進行掌控現場情況，可通過覆冰拉力裝置計算得出現場導地線覆冰厚度、溫度、濕度、風速、雨量以及桿塔傾斜角度等，與現場人工觀冰數據進行分析校核，確保準確。

五、線路融冰

（一）融冰申請

當線路覆冰達到以下條件時，具備融冰條件的線路應及時申請融冰：1、線路覆冰比值超過0.5，且預計未來3天線路所處地區天氣持續符合覆冰條件時;2、同時滿足以下三個條件時：中、重冰區線路覆冰比值超過0.4;在線監測觀冰每8小時內覆冰厚度增加超過5mm或人工觀冰24小時內覆冰厚度增加超過7mm;預計未來3天線路所處地區天氣持續符合覆冰條件;3、桂山甲乙線線路覆冰比值超過0.3，且預計未來3天線路所處地區天氣持續符合覆冰條件時;4、如公司通過發文等方式對特定線路或線路特定區段融冰啟動條件進行特別規定，以特別規定的啟動條件為準。

（二）融冰啟動準備

公司應急指揮中心批準融冰申請后，及時批復并下發融冰指揮組，由其協調聯系相關廠站管轄單位向調管該覆冰線路的調度機構提交線路融冰申請。啟動融冰時，嚴格按照“一線一冊”防冰工作方案執行，下達指令、命令必須使用錄音電話或開啟手機錄音，同時反饋現場測溫、測光纖衰耗[6]條件的準備情況。

在此項目中主要使用“直流融冰”，即用直流融冰裝置將來自電力系統或交流發電機的交流電能轉換為直流電能，并將直流電流加載在待融冰線路上使導線、地線或光纜上的覆冰融化[7]。在融冰的過程中，禁止用經驗主觀的開展工作，如有變動，應該履行變更的手續，臨時增加工作任務要履行審批手續，且從工作組或調度員下達輸電線路接線命令時刻到輸電線路完成接線拆除的融冰時間不宜超過390分鐘，一旦發現有導地線弧垂異常降低或地線落地等影響融冰的進行，操作人員應該立即申請終止。同時，融冰通流過程，應每隔15分鐘檢測一次線路、金具、接頭和直流融冰裝置各設備的溫度，光纜溫度不得超過30℃，地線溫升不得超過5℃，對脫冰跳躍情況進行觀察，如有異常，立即報告。如覆冰效果觀測人員現場發現覆冰已完全融化，應及時向線路工作組組長報告。

六、融冰效果監測

在接到融冰操作負責人關于融冰裝置即將啟動的通知后，線路現場的工作負責人應該及時聯系部門防冰值班人員，讓其利用覆冰預警系統的導地線融冰溫度及電流監測裝置觀測導地線溫度及電流變化，同時監測覆冰拉力曲線趨勢來判斷融冰效果，嚴格按照融冰方案進行現場觀測，如有發現異常應及時向融冰操作人員報告。融冰現場自動融冰接線裝置工作小組通過紅外測溫儀對融冰導地線進行測溫，與監測系統數據做分析對比，保證融冰電流及溫升的準確性。如融冰過程中發生融冰跳閘等故障時，可通過導地線融冰故障定位裝置來準確定位故障點，從而及時進行故障分析及搶修，保證防冰及融冰工作萬無一失。

七、融冰效果及改進方向研究

縱觀整個項目的實施進程，大部分覆冰線路融冰效果是良好的，但也存在一些問題，如冰期存在未完成融冰裝置的試驗和消缺、監測的布點不足，計算的準確性還有待提升、現場覆冰達到融冰條件時申請不及時，調度批復的時間較長等，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險。為此在后期應根據以上問題及時的做出整改，一方面要修編防冰的工作方案，合理安排進度、完善監測裝置覆蓋率;另一方面，建議對架空地線（光纜）分段融冰現行最大融冰電流進行校核，確定是否可以調整優化，以確保融冰效率，特別是在覆冰季節來臨前，要對覆冰線路進行全線排查，避免出現影響線路融冰和運行安全的缺陷。

總結：綜上，為保證500kV輸電線路在防冰工作期間安全穩定運行，杜絕在冰情處置過程中發生人身死亡事故，需以“平時預、災前防、災中守、災后搶、事后評”為主線，堅持以防為主、綜合減災，堅持以人為本、守住人身安全底線。優化防冰工作體制體系，引用高新線路融冰技術，從而使每年輸電線路防冰抗冰工作順利開展。

參考文獻

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

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