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雪凝来袭 直流融冰、串联融冰高科技手段冰解冻释

北极星智能电网在线  来源:科技日报  作者:何星辉  2018/2/9 8:53:55  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:近日,在结满冰的电网铁塔上,“电塔敲冰哥”陈长生一边敲冰一边攀爬51米高铁塔为直流融冰做准备的微博图文,在网络上广为流传。部分网民表示不解:经历过十年前冰灾考验的贵州电网,怎么还要人工除冰?

近日,在接受科技日报记者采访时,贵州电力科学研究院副院长文屹表示,贵州电网从预警到融冰其实早已用上高科技,凝冻以来,没有线路因为凝冻灾害而停运。那么,最新的电网融冰技术又有哪些呢?

直流融冰代替人工除冰

随着社会对电力的依赖程度越来越高,覆冰对电网安全的威胁日益严峻。凝冻灾害可造成输电线路和设备覆冰,厚冰能压垮电线并造成停电,因此必须及时进行融冰。

如此一来,对电网线路的安全监测成了预防冰冻灾害的重要手段,如果能在凝冻后及时详细了解各线路覆冰情况,对危险路段立刻抢修,则可防范于未然。贵州电网结合专业气象数据,依托遍布全省的256个智能观测点,通过对实时采集到的数据进行分析,结合人工观测,可及时掌握全省线路覆冰状况,包括厚度、温度、湿度、风速和承重拉力值等,实现“被动抗冰”到“主动防冰”,为及时开展直流融冰、应急抢修等提供数据。

为将凝冻灾害造成的经济损失降到最低,贵州还建立了输电线路覆冰预警系统,在全省设置了30套固定式直流融冰装置及20套移动式直流融冰装置,传统的人工除冰方式已基本上被取代。

何谓直流融冰?“简单来说,就是通过启动直流融冰装置,在停电线路上施加较大的直流电流,使线路开始发热,覆冰慢慢融化、剥离、掉落。在一些移动直流装置无法抵达的野外,通过搭建短接线,使线路和直流融冰装置之间产生直流回路,从而达到融冰目的。”贵州电力科学研究院副院长文屹表示。

那线路在什么情况下才需要融冰?文屹解释,根据线路承载力,只要覆冰厚度达到设计值的50%及以上就会采取融冰措施。只不过,高科技融冰手段并不能完全取代电网员工在雨雪冰冻天气中的所有工作,在输电线路融冰前后的短接线连接、拆除,以及现场的人工覆冰观测等工作,仍需要人工来完成。

串联融冰解决“最后一公里”供电难题

贵州省息烽县全境海拔较高的乡镇全部分布在南极山脉沿线,平均海拔1700米以上。高海拔加上风口地理,多年来,南极山脉沿线成为凝冻天气易发区域。在息烽县电网1268公里长的配网线路中,易覆冰的20余公里长线路几乎都分布在南极山脉沿线。

如何寻找到经济实惠的除冰方案,确保这20余公里长的线路不怕“冻”?

长期以来,对于主网除冰,通过直流融冰等先进技术手段就可以确保供电,但对于城乡配电网,又如何通过强配网,解决好“最后一公里”的供电难题呢?

以往的车载融冰,一方面安全风险较大,另一方面除冰时间长、效果不佳。更为重要的是,受到地势以及道路条件的制约,类似车载融冰等方式难以进入山寨。

“创新的‘串联交流短路融冰法’利用原有的变压器,通过增容改造与新增开关刀闸,以串接交流短路的方式来融冰,我们在山坡上、田地间做实验不下30次,最终取得了成功。”息烽供电局李瑞表示。

针对同样一条线路,采用车载融冰方式从准备工作开始到最后结束,全过程大概需要7至8小时,而采用李瑞团队创新的“串联交流短路融冰法”进行除冰,全过程最快10分钟,最慢20分钟“搞定”。

息烽县张家沟组10千伏永玄线张家沟支线上,每两基电杆上架设有一台配电变压器,与一般配电变压器不同的是,这个变压器周边多了3组开关,在平时可以正常为村民供电,而在凝冻发生期间,当覆冰达到5毫米厚度后,便可通过刀闸开关切换,实现融冰。由于相关融冰设备均固定在电杆以及变压器上,无需临时搬运和接线相关准备,大大节省了融冰时间。

作为贵阳供电局供电区域内主要重度覆冰区域之一,息烽电网近年从未因凝冻覆冰导致倒杆断线。

对于李瑞以及他的创新团队,下一步,还将把研究方向对准“串联交流短路融冰法”自动化升级改造研究上。“我们的项目还有一些‘瑕疵’,比如人工倒闸等,为尽可能避免风险存在,无线遥控或有线控制是我们接下来需要攻克的方向。”李瑞说。

“三道防线”力保融冰装置全运行

自上世纪80年代以来,国际上就一直在探讨直流融冰的可能性,并开发直流融冰装置。研究表明,直流融冰是唯一可在电网中大规模使用的技术。近年来,贵州电力科学研究院参与的研发团队在国内率先利用直流融冰装置开展了500kV、220kV和110kV线路的实际融冰工作,验证了直流融冰的有效性和快速性。紧接着,直流融冰装置的技术难关也很快被攻克,一套完整的、国际领先的直流融冰集成技术体系问世。

今年以来,面对突然而来的雪凝天气,在前期充分调研和摸底的基础上,以直流融冰装置为基础的500kV、220kV和110kV线路“三道防线”确保了全省融冰装置100%运行,至今没有线路因为凝冻灾害而停运。

由于直流融冰装置的市场需求趋于饱和,部分生产厂家退出融冰装置市场,而且,贵州电网一些装置控保系统为第一代产品,相关硬件已经停产,需要更新换代,否则将没有备品备件。为摆脱不利局面,贵州电力科学研究院组织融冰专家团队进行技术攻关,升级改造了部分直流融冰装置的控制系统。

直流融冰装置作为变电站特殊的电力设备,只有冬季才会投入运行。因长期处于冷备用状态,装置产生的缺陷较多。贵州电力科学研究院提前组织“会诊”,解决了装置出现的一些重大问题,并针对不同厂家的直流融冰装置,编制手册,对装置一些常见的、易发生的缺陷列出了诊断的步骤和清单。鉴于装置在运行维护上的特殊性,贵州电力科学研究院还制定标准,明确装置外观检查、特殊巡维以及预试定检等检查的项目、周期和标准,规范和保障直流融冰装置的运行维护。

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原标题:雪凝来袭 覆冰何以冰解冻释?

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