上個周末，我國多地經(jīng)歷了寒潮的考驗，南方多地下起大雪，北方城市平均氣溫達零下15攝氏度。在如此低溫的天氣下，如何確保特高壓工程安全運行？對此，記者對中國電力科學(xué)研究院輸變電工程研究所輸電線路監(jiān)測與評估研究室副主任劉彬、國家電網(wǎng)公司運行分公司運維部專責張勇進行了采訪。
記者：2008年南方低溫雨雪冰凍天氣所帶來的災(zāi)害至今還讓人記憶猶新。低溫對于輸電線路的危害表現(xiàn)在哪些方面呢?特高壓相對于500千伏及以下電壓等級的線路來說，在抗低溫方面有哪些不同之處？
劉彬：低溫冰凍對輸電線路造成的主要危害可分為機械故障和電氣故障兩個方面。電氣故障包括絕緣子冰閃、相間閃絡(luò)和相地閃絡(luò);機械故障包括導(dǎo)地線斷股、斷線，金具損壞、桿塔損壞及倒塔等。
特高壓線路距離更長、輸電容量更大，比低電壓等級線路的防冰設(shè)防等級、安全系數(shù)更高，相對而言，抵御冰凍災(zāi)害的能力更強。但由于特高壓線路鐵塔高、導(dǎo)線截面大、分裂數(shù)多等特點，更易受到覆冰災(zāi)害的影響。
張勇：特高壓工程相較于其他輸變電工程來說，具備更靈活的融冰措施，原理均為提升電流，引起導(dǎo)線發(fā)熱，起到融冰的效果。目前特高壓工程設(shè)計的融冰方式有兩種：一是有專門的融冰運行方式，通過改變主回路接線方式，增大直流電流;二是不改變主回路接線，通過調(diào)節(jié)運行方式，增大直流電流進行融冰。
考慮到水電送出工程冬季枯水期較長、直流輸送功率低的特點，復(fù)奉、錦蘇、賓金直流特高壓工程設(shè)計了融冰模式，在盡可能小的輸送功率前提下，使直流線路傳輸較大電流。幾年來，這3條特高壓直流工程均開展了融冰方式調(diào)試試驗，試驗結(jié)果正常，因此未安排融冰運行方式，而是改變運行方式進行融冰，例如使直流系統(tǒng)降壓運行，提升線路電流，適用于覆冰現(xiàn)象輕微的情況。錦蘇特高壓工程在冬季曾多次安排加壓運行，提升直流電流進行融冰。今年1月24日，賓金直流電壓由800千伏降到560千伏，直流電流由1500安增大到2142安進行線路融冰，在抗冰凍災(zāi)害方面取得了很好的效果。
記者：我國目前在特高壓線路抗冰設(shè)計方面有何研究項目?取得哪些進展？
劉彬：目前我國相關(guān)的研究項目包括覆冰機理研究、防冰差異化設(shè)計研究、覆冰監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究及輸電線路防舞技術(shù)等。國家電網(wǎng)公司從5方面開展了研究，效果明顯，此次電網(wǎng)在“霸王級”寒潮中運行安全可靠，充分驗證了抗冰技術(shù)的成熟。公司繪制完成了電網(wǎng)冰區(qū)分布圖、舞動區(qū)域分布圖等基礎(chǔ)資料，為電網(wǎng)防冰設(shè)計及改造提供了有力的技術(shù)支撐;完善了電網(wǎng)防冰設(shè)計規(guī)范，提出差異化防冰設(shè)計及改造技術(shù)，進一步提升了電網(wǎng)抗冰能力;建設(shè)了電網(wǎng)覆冰監(jiān)測預(yù)測平臺，提高了電網(wǎng)主動防冰能力;研發(fā)了輸電線路綜合防舞技術(shù)，提升了輸電線路防治覆冰舞動的能力;完善了電網(wǎng)防冰應(yīng)急處置技術(shù)，確保將災(zāi)害損失降到最低。
記者：國際電力行業(yè)在覆冰等相關(guān)技術(shù)方面的研究情況如何？
劉彬：許多國際組織，如國際電工委員會、國際標準化組織、國際大電網(wǎng)委員會等都在努力建立和完善處理覆冰的方法和標準，以最合理、最經(jīng)濟的方式處理覆冰對包括輸電線路在內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)設(shè)施的影響。眾多從事覆冰相關(guān)研究的學(xué)者和技術(shù)人員共同參與，成立了兩年召開一次的覆冰現(xiàn)象國際研討會組織IWAIS，探討如何減小覆冰造成的損失。
在電網(wǎng)覆冰規(guī)律研究方面，歐洲國家開展了大量的工作。匈牙利為增加輸電線路抗覆冰設(shè)計的可靠性開展了長期的研究計劃;芬蘭開展了針對導(dǎo)線覆冰的觀測和凍雨導(dǎo)致導(dǎo)線覆冰的模擬研究;立陶宛針對覆冰導(dǎo)致的輸電安全問題開展了工程應(yīng)用研究;歐洲開展COST 727研究計劃，增加對覆冰規(guī)律和大氣邊界層凍雨事件的研究，包括覆冰在歐洲的分布、觀測和預(yù)報等。
國外在電網(wǎng)冰區(qū)分布圖方面的研究歷史較長，尤其是美國、加拿大等地域廣闊、受覆冰影響較為嚴重的國家。
早期的冰區(qū)分布圖出現(xiàn)在美國，是根據(jù)美國國家電力安全法規(guī)NESC編制需要而繪制的，之后多次修訂，促使美國實施新的覆冰區(qū)劃。1993年，美國電力研究院聯(lián)合多家研究機構(gòu)，與陸軍寒區(qū)研究和工程實驗室開展了針對覆冰及其分布圖繪制的研究。同年，美國土木工程師協(xié)會為修訂覆冰載荷及早期冰區(qū)分布圖成立了EPRI、CRREL等專門委員會。CRREL聯(lián)合其他機構(gòu)著手修改并完成美國冰區(qū)分布圖，繪制了50年及100年一遇的覆冰和風速分布圖。
加拿大覆冰分布的早期研究主要由CAN/CSA Standard S37技術(shù)委員會發(fā)起，目的是為輸電塔提供安全參考。加拿大根據(jù)氣象部門掌握的逐時天氣報告和每6小時降水測量值估算了凍雨覆冰量，并據(jù)此繪制了加拿大全國的冰區(qū)分布圖。歐洲的多個國家也開展了冰區(qū)分布圖的繪制工作。
低溫覆冰災(zāi)害仍然是目前影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的一種主要災(zāi)害形式，我國在該領(lǐng)域的研究成果已經(jīng)處于國際先進或領(lǐng)先水平。
記者：目前我國在運在建特高壓工程已達到17條，特高壓骨干網(wǎng)架初具規(guī)模，在極端低溫條件下，有沒有可能會出現(xiàn)多線路跳閘、大面積停電的事故？
劉彬：基于特高壓交直流電網(wǎng)的重要性，特高壓線路設(shè)計覆冰載荷重現(xiàn)期均按100年一遇考慮，線路設(shè)計中充分考慮了低溫覆冰災(zāi)害的影響。另一方面，覆冰監(jiān)測預(yù)警技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到電網(wǎng)運維管理工作中，且已建成完善的電網(wǎng)防冰應(yīng)急處置體系，極大提升了電網(wǎng)抵御低溫雨雪冰凍天氣的能力。鑒于此，針對特高壓交直流電網(wǎng)，我們完全有能力、有信心抵御極端低溫帶來的覆冰災(zāi)害，確保電網(wǎng)供電安全。
張勇：面對寒潮，公司加強了融冰操作應(yīng)急演練，大力規(guī)范冬季運維保障工作。國網(wǎng)運行分公司宜賓、上海管理處均針對融冰方式操作編制工作方案，規(guī)范并聯(lián)融冰工作流程，準確、快速、高效的處理線路覆冰，哈密管理處編制印發(fā)《天山換流站冬季運維保障工作管理規(guī)定》，將各項工作規(guī)范化、常態(tài)化。在極端的低溫條件下，我們通過加強線路覆冰監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)覆冰趨勢，采用融冰運行方式可以有效的防范線路結(jié)冰、桿塔倒塌，完全可以保障特高壓工程的安全穩(wěn)定運行。
