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覆冰舞动 电网不能承受之重 2024年02月28日

2月下旬,内蒙古再次迎来大范围持续性雨雪过程。针对此次天气过程,内蒙古电网快速响应,积极应对可能发生的线路覆冰舞动灾害。

线路覆冰舞动灾害是一种较为严重的电网气象灾害,其影响是多方面的,轻者发生绝缘子闪络、跳闸,重者发生金具及绝缘子损坏,导线断股、断线,杆塔螺栓松动、脱落,甚至倒塔,导致重大电网事故。线路发生覆冰舞动的条件是多方面的,既有特定的气象条件和地理因素,也与线路参数有一定的关系。当风力4级-6级、环境温度零下5摄氏度至1摄氏度、环境湿度85%以上,导线迎风侧产生新月形、扇形或D形的不规则形状覆冰,空气动力特性改变,风激励作用下极易发生舞动。

覆冰+舞动 困扰电网安全的老难题

说起线路覆冰舞动,我国于1954年首次出现有记载的电网设备冰灾事故。2008年初,华中、华东、南方等地区遭遇了罕见的持续低温、雨雪和冰冻天气,全国14个省级电网遭受了严重的线路冰灾事故。近年来,随着电网建设的快速发展,特殊天气下线路覆冰舞动故障发生的频率和强度明显增加。2020年11月18日至19日,吉林地区遭受有气象记录以来最强冻雨暴雪天气侵袭;2021年11月7日至9日和2023年11月5日至6日,辽宁出现历史罕见的特大暴雪、雨雪冰冻、寒潮、大风天气。三次天气过程,数百条输电线路覆冰舞动跳闸。

与华中、西南地区相比,内蒙古电网线路冰灾总体呈现出覆冰范围小、覆冰程度较轻、单次覆冰过程持续时间短的特点。内蒙古地区线路冰灾主要出现在呼和浩特、乌兰察布大青山地区、乌兰察布东南部山区、锡林郭勒和鄂尔多斯部分地区,发生时段集中于10月至次年5月。2012年至今,全网共发生线路冰害27次,其中覆冰过载11次、覆冰舞动5次、脱冰跳跃6次,绝缘子串冰闪5次。

对于内蒙古电网而言,2023年遭遇了两次较大的雨雪冰冻灾害。其中,4月22日,鄂尔多斯地区普降大雪,8条220千伏输电线路脱冰跳跃,引发线路故障;12月13日至15日,华北地区遭遇雨雪冰冻天气,内蒙古电网发生了有史以来最严重的冰灾,8回500千伏输电线路故障跳闸,其中6回线路存在长时间持续性的舞动,成为2015年以来内蒙古电网影响范围最广、最严重的电网气象灾害,刷新了网内输电线路覆冰舞动记录。为此,公司生产技术部组织召开专题分析会,研究讨论架空输电线路覆冰舞动综合防治问题,会议邀请国内相关领域专家从内蒙古地区气象条件和地理环境、线路覆冰舞动机理、覆冰在线监测、防冰除冰方法、防舞装置使用等多个方面,对此次寒潮降雪期间网内架空输电线路覆冰舞动故障原因以及综合防治措施进行了充分讨论和深入分析,并对下一步输电线路覆冰舞动治理提出了方案和意见参考。

治理+运维 多管齐下提高安全水平

每一次冰灾,不仅给电网的安全稳定运行带来了影响,而且也为线路防覆冰舞动治理工作带来了挑战。线路覆冰舞动故障,不仅反映了近年来全球气候的变化和异常天气的增多,而且也暴露出电网设备抵御自然灾害能力不足,导地线和绝缘子除冰、除雪手段缺乏,设备本身抵抗大范围雨雪冰冻灾害能力不足、在线监测装置覆盖率偏低等问题。虽然线路覆冰舞动治理及技术研究工作持续开展,但是电网的快速发展和气候的异常变化,为线路防覆冰舞动治理带来了新的挑战,致使线路防覆冰舞动治理工作永远在路上。

近年来,国网、南网陆续建立输电线路覆冰观测和预警系统,不断探索研究,依靠多种技术手段预防和治理线路覆冰,收到良好效果。为做好输电线路覆冰舞动防治工作,集团公司结合电网实际也采取了一些有效防治措施。例如,加装防舞装置、减小重冰区线路档距、调整同塔双回线路结构参数,优化线路金具选型和防舞动设计,易舞动区避免大档距和大高差,提高线路抗覆冰舞动能力。

每一种防护措施均具有一定的局限性和实用性,面对线路防覆冰舞动治理的新问题新挑战,集团公司将从解决实际生产需求的角度出发,开展内蒙古地区架空输电线路覆冰舞动机理及综合防治技术研究工作。开展基于气象要素的覆冰舞动风险预警研究工作,建立覆冰舞动防治标准体系;优化电网舞动区域分布图,指导线路设计和运维阶段防覆冰舞动工作;开展人工和机械除冰作业技能培训,不断提高应急保障能力和电网安全生产水平,助力新型电力系统建设。