【防灾减灾日】电网防冰“科技利器”

来源:中国电机工程学会  发布时间:2022-05-11

  “减轻灾害风险,守护美好家园”。回望2008年在中国南方发生的那场严重的雨雪冰冻灾害,让城市断电,高速封路,铁路停运,数百万人滞留异乡。那么,为什么线路覆冰会对电网产生那么严重的影响呢?

  我们首先要弄明白线路覆冰的成因。冬天,天空的低于冰点还未冻结的过冷却雨滴降落至接近地面时,会在温度低于0℃的物体上迅速凝结成冰,这种天气被叫做冻雨,由冻雨所带来的结冰现象叫做雨凇,而当雨凇出现在了输电线路上,就是我们常说的输电线路覆冰。严重的时候线路上裹满了碗口粗的冰层,很多地方一夜之间覆冰迅速增长,当线路覆冰过厚时,则可能导致杆塔倒塌引发停电,影响了居民供电。

  为此,电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室开始大量攻关,研发了直流融冰技术来应对线路覆冰这一自然灾害。

输电线路现场覆冰图

 

  1、什么是直流融冰?

  直流融冰是通过对输电线路施加直流电压,在输电线路末端进行线路短路,使导线通过直流电流发热,促使输电线路上的覆冰消融,从而避免线路因覆冰过重而倒杆断线。

 

  2、直流融冰的优势在哪里?

  直流融冰的优势主要体现在:①电能损耗更少,具有更好地经济性,由于线路阻抗的原因,同等电压的交流电在融冰时,能提供的电流低于直流电,同等的直流电压能够给线路带来更多的热量,效率更高;②减少了融冰所需要的系统容量,有利于保障电网大面积覆冰情况下更多电力用户的电力供应;③可对不同规格、不同长度的单条线路进行融冰,避免了交流融冰通常需要多条线路串联的问题,倒闸操作简单,减少了线路停电时长,电网安全更有保障。 

  3、直流融冰技术有哪几种类型?

  直流融冰技术按照整流半导体元器件不同有二极管型、晶闸管型;按部署方式分为固定式、移动式、便携式等;按电压等级分为特高压直流融冰装置、主网直流融冰装置、农配网融冰装置。

主网移动式直流融冰装置图

主网固定式直流融冰装置图

农配网移动式直流融冰装置

农配网便携式直流融冰装置

 

 

  4、目前,直流融冰技术已经在现场应用了么?

  直流融冰技术已在全国主要易覆冰省份和出现过输电线路覆冰的绝大部分省份,包括湖南、湖北、江西、安徽、河南、河北、浙江、江苏、山东、北京、天津、吉林、辽宁、陕西、甘肃、新疆、云南、贵州、广东等22省得到广泛应用,累计成功实施直流融冰千余次。

部署在变电站的融冰装置图

现场融冰视频

  5、直流融冰的实施条件是什么?

  当输电线路覆冰厚度达到设计抗冰厚度的80%,且预计后续几天气温仍徘徊于0℃附近,覆冰可能会继续增长时,具有直流融冰手段的输电线路应开展直流融冰。实施直流融冰需要具备直流融冰装置,配备1-2名直流融冰技术人员。

  6、融冰加热需要多少电?直流融冰会对电网有影响吗?

  融冰加热所需的电与线路型号、线路长度等有关,一条典型50公里长的220千伏线路融冰耗电约1.1万度。

  直流融冰装置通过采用整流谐波内部消除设计,可有效降低融冰整流时注入电网谐波,使谐波小于5%,满足国家标准要求,融冰时对电网及设备不会造成影响。 

(学会电力防灾减灾专委会、国网湖南防灾减灾中心供稿)