输电线路防冰及融冰工作研究与分析

丁琦

摘要：随着各行各业及居民对电力的需求不断增加，输电网作为输送电力的主网架，在为不同用户分配电量的同时，其输电线路的稳定性与安全性也显得尤为重要，不论是管理单位还是相关技术人员都需要严格按照相应的规定进行开展运维，甚至还需要引入先进合理的技术手段，确保输电主网架能够安全平稳运行。近年来南方气候反常，寒潮频繁的席卷着电网，使得输电线路大面积覆冰，这种现象不仅会造成杆塔设备损坏，更严重时还会引起杆塔倒塌导致跳闸，严重威胁输电网的运行安全。很多输电线路架设在野外的山区，在天气寒冷的情况下极难进行抢修，为此，每年输电线路防冰及融冰工作尤其重要，本文就500KV输电线路防冰及融冰工作应用的相关技术进行研究与分析。

关键词：500kV;输电线路;防冰;融冰;研究分析

一、引言

在寒冷的冬季，输电线路防冰工作是每年运维的重点工作之一，由于冰面的覆盖，输电导线的自然承受负荷会增加，不仅会使得导线受损，严重时会出现断裂，这会使得杆塔出现倒塌，最严重时会导致大面积的停电，长时间的停电将导致国民经济受到损失。据国家气象局的信息发布，近年冬季将发生拉尼娜事件，易造成我国气温偏低、雨雪偏多，可能发生强度大、持续时间长的极端严寒天气，严重威胁电网安全运行[1]。因此，相关电网单位为保证防冰工作有序开展，制定并完善防冰抗冰工作方案，引进先进覆冰监测及融冰技术，才能去除输电线路的潜在风险，保证电力系统的安全稳定运行，本文就此进行要点阐述。

二、输电线路防冰的工作流程

以南方电网超高压输电公司为例，防冰工作主要按“准备、实施、总结”三个阶段开展，其工作如下：

（一）防冰准备阶段的流程及步骤简介

此阶段每年时间主要集中在8月至11月，由各局配合完成以下准备工作：

1、涉及部门及工作概况

公司生产技术管理部，职责：①检查督促各单位防冰准备工作的落实。②规划覆冰监测预警系统、建设管理工作，督促检查各单位覆冰监测预警系统的运行维护工作。③组织编制（修订）、发布《超高压输电公司防冰业务指导书》及其它相关技术、作业标准。

公司安监部，职责：①组织开展公司层面低温冰冻灾害应急演练。②组织排查应急装备，掌握装备配置情况，及时组织补充缺额，动态更新应急装备需求与到位信息。

检修试验中心，职责：①维护覆冰预警系统主站工作。②审核各局填报的覆冰监测终端基础数据，并录入主站系统。③配合各局完成覆冰监测终端的消缺调试。④组织开展公司层面防冰工作培训。

2、流程

（1）预试定检、维护及消缺

①编制试验方案。②站内设备试验及检查消缺：试验融冰装置、检查融冰管母、刀闸等。

③检查消缺具备地线融冰功能线路的防冰设施。

（2）制定年度防冰工作方案和防冰工作手册

结合所辖线路实际情况，制定年度“一线一册”防冰工作手册，涉及到由同一套融冰装置融冰的线路，沿线各局均应对工作手册进行会签，并由融冰装置管辖单位以正式文件报送公司应急办和生产设备管理部。

（3）修编规程

主要由各融冰装置与设备运维单位负责，原则上每三年修订一次，此外在设备及电网条件发生变化时根据需要及时进行修订。

（4）联动机制建设

①加强和气象部门的合作力度，密切关注天气，建立信息联系平台，保证及时掌握气象信息，并对线路覆冰監测点监测得到的气象数据进行趋势分析，在低温冰雪天气到来之前加强线路覆冰情况的监测。②积极与设计单位、设备制造厂家沟通，与外部应急施工队伍签订抢修框架协议，确保抢修资源第一时间到位。③与当地政府、交通局等部门建立应急联动机制，必要时快速投入抢险工作。④应急预案及演练，至少开展一次倒塔、断线应急演练、融冰工作演习。⑤线路模拟导线安装，综合考虑塔位点周边地形气候对杆塔覆冰的影响，同时应结合人工观冰点设置、覆冰线监测终端安装塔位综合考虑。⑥覆冰预警系统运维，检修试验中心负责覆冰预警系统主站系统的运行维护，做好系统数据的填报、整理、汇总分析。

⑦人员培训内容有“一线一册”防冰工作手册、覆冰常识、覆冰厚度测量技能、防冰特巡工作要求、线路融冰工作技能及安全措施、信息上报流程、防冻防滑知识等。⑧应急物资与装备的准备，应按照就近原则进行储备。

（二）防冰实施阶段的流程及步骤简介

实施阶段主要集中在12月至次年2月底，各局应做好线路沿线气象信息收集预测工作，及时、全面掌握线路实际覆冰及运行情况，及时发布预警或启动应急响应，并按要求做好应急值班及信息上报工作。由此此阶段主要工作流程如下：

1、低温冰冻灾害预警[3]

（1）公司各级应急办要密切关注天气情况，及时发布预警，组织开展防冰应急值班，组织人员分析寒潮对输电线路所在区域影响，安排人员定期对覆冰监测系统数据进行分析。

（2）公司各级应急办应根据防冰特巡结果及天气等情况分析判断低温冰冻灾害的影响程度，按照规定及时启动应急预案，发布相应等级的低温冰冻灾害预警并做好防冰信息报送。

2、特殊巡视

（1）发布寒潮预警信息后，若本局所辖线路在寒潮影响范围内，输电运维班组应通过线路沿线防冰临时联络员、群众护线员、覆冰监测系统等多方面渠道了解并上报线路现场覆冰信息。当线路出现覆冰，输电运维部门应对人工观冰点观冰。当出现霜冻雨等恶劣天气时，线路运维班组人员及时开展巡视。对交通困难地区的重点防冰线路区段，应安排人员提前就近值守，避免受天气影响巡视人员无法及时到达现场。

（2）各局应急指挥中心要全面、及时掌握输电线路的覆冰情况。原则上在凝冻天气未消除前，重点区段或杆塔应确保每天巡视一次，若覆冰现象出现加剧，则需安排人员对重点区段或杆塔蹲点监视，确保第一时间准确掌握覆冰情况，及时采取有效应对措施。

3、防止覆冰线路故障的应对措施

发布低温冰冻灾害预警后，各局应根据输电线路覆冰发展情况积极采取常规、特殊应对措施，防止发生倒塔、断线事件。

4、低温冰冻灾害应急响应

当采取防止覆冰线路故障预控措施仍不能消除覆冰对线路的影响，造成线路跳闸、铁塔受损或出现倒塔、断线的事故时，各单位应根据灾情启动相应等级的防冰灾应急响应。

5、覆冰信息上报

主要由各局及单位进行“零”汇报（使用覆冰预警系统、短信平台进行）、预警及应急响应时汇报、特殊情况时汇报，其中预警、应急响应期间短信报送要求与“零”汇报要求一致。

6、 融冰申请与启动

由各局生产运维部门根据线路覆冰情况向本单位生产设备管理部上报，经公司应急指挥中心批准后，将线路融冰申请单提交至融冰指挥组（融冰装置所在单位），并由融冰指挥组协调组织开展融冰启动工作。多局共管线路在出现多段线路均达到融冰启动条件时，融冰线路管辖局均应提交融冰申请[4].经公司应急指挥中心批准后由融冰指挥组根据线路实际覆冰情况研判后，统筹安排融冰先后次序。

7、应急抢修

低温冰冻灾害应急响应启动后，受灾单位要迅速按相关处理办法成立相应的组织机构，明确各级职责和工作要求。同时迅速收集电网、设备受灾情况，分析评估电网、设备风险，制定综合应急处置方案及工作计划，上报后实施，必要时报公司组织专家进行评审。

（三）防冰总结阶段

主要包括以下几方面：编写工作总结要求—处置地线融冰线路的接地刀闸—检查消缺—防冰工作分析与整治。

三、线路覆冰总体概况

以2018-2019年度为典型，超高压梧州局共出现过5轮覆冰，最大覆冰厚度出现在2018年12月的第1轮，受影响最严重的为500kV桂山甲线及500kV桂山乙线。其中500kV桂山甲线最大覆冰厚度：导线17.44mm达到设计值116%，地线25.93mm达到设计值130%;500kV桂山乙线最大覆冰厚度：导线20.3mm达到设计值135%、地线20.59mm达到设计值103%。

四、覆冰监测

由于线路多且所处地理位置相对复杂，因而覆冰监测分为两部分进行，一是划分监测区段，根据《南方电网公司输电线路防冰工作导则》，要求各局确定线路防冰的重点区段和管控级别[5]，对人工观冰点并进行分级，通过模拟导线设置监测点;二是划分责任区段，线路防冰特巡和人工观冰至少2人成组，在线路进入覆冰期、预警信息发布之前，各观测段负责联系收集区段内线路的相关气象信息。

除人工观冰外，覆冰在线监测值班人员实行24小时值班模式，实时监测运维自动化系统中输电线路覆冰在线监测装置相关的数据进行掌控现场情况，可通过覆冰拉力装置计算得出现场导地线覆冰厚度、温度、湿度、风速、雨量以及杆塔倾斜角度等，与现场人工观冰数据进行分析校核，确保准确。

五、线路融冰

（一）融冰申请

当线路覆冰达到以下条件时，具备融冰条件的线路应及时申请融冰：1、线路覆冰比值超过0.5，且预计未来3天线路所处地区天气持续符合覆冰条件时;2、同时满足以下三个条件时：中、重冰区线路覆冰比值超过0.4;在线监测观冰每8小时内覆冰厚度增加超过5mm或人工观冰24小时内覆冰厚度增加超过7mm;预计未来3天线路所处地区天气持续符合覆冰条件;3、桂山甲乙线线路覆冰比值超过0.3，且预计未来3天线路所处地区天气持续符合覆冰条件时;4、如公司通过发文等方式对特定线路或线路特定区段融冰启动条件进行特别规定，以特别规定的启动条件为准。

（二）融冰启动准备

公司应急指挥中心批准融冰申请后，及时批复并下发融冰指挥组，由其协调联系相关厂站管辖单位向调管该覆冰线路的调度机构提交线路融冰申请。启动融冰时，严格按照“一线一册”防冰工作方案执行，下达指令、命令必须使用录音电话或开启手机录音，同时反馈现场测温、测光纤衰耗[6]条件的准备情况。

在此项目中主要使用“直流融冰”，即用直流融冰装置将来自电力系统或交流发电机的交流电能转换为直流电能，并将直流电流加载在待融冰线路上使导线、地线或光缆上的覆冰融化[7]。在融冰的过程中，禁止用经验主观的开展工作，如有变动，应该履行变更的手续，临时增加工作任务要履行审批手续，且从工作组或调度员下达输电线路接线命令时刻到输电线路完成接线拆除的融冰时间不宜超过390分钟，一旦发现有导地线弧垂异常降低或地线落地等影响融冰的进行，操作人员应该立即申请终止。同时，融冰通流过程，应每隔15分钟检测一次线路、金具、接头和直流融冰装置各设备的温度，光缆温度不得超过30℃，地线温升不得超过5℃，对脱冰跳跃情况进行观察，如有异常，立即报告。如覆冰效果观测人员现场发现覆冰已完全融化，应及时向线路工作组组长报告。

六、融冰效果监测

在接到融冰操作负责人关于融冰装置即将启动的通知后，线路现场的工作负责人应该及时联系部门防冰值班人员，让其利用覆冰预警系统的导地线融冰温度及电流监测装置观测导地线温度及电流变化，同時监测覆冰拉力曲线趋势来判断融冰效果，严格按照融冰方案进行现场观测，如有发现异常应及时向融冰操作人员报告。融冰现场自动融冰接线装置工作小组通过红外测温仪对融冰导地线进行测温，与监测系统数据做分析对比，保证融冰电流及温升的准确性。如融冰过程中发生融冰跳闸等故障时，可通过导地线融冰故障定位装置来准确定位故障点，从而及时进行故障分析及抢修，保证防冰及融冰工作万无一失。

七、融冰效果及改进方向研究

纵观整个项目的实施进程，大部分覆冰线路融冰效果是良好的，但也存在一些问题，如冰期存在未完成融冰装置的试验和消缺、监测的布点不足，计算的准确性还有待提升、现场覆冰达到融冰条件时申请不及时，调度批复的时间较长等，这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风险。为此在后期应根据以上问题及时的做出整改，一方面要修编防冰的工作方案，合理安排进度、完善监测装置覆盖率;另一方面，建议对架空地线（光缆）分段融冰现行最大融冰电流进行校核，确定是否可以调整优化，以确保融冰效率，特别是在覆冰季节来临前，要对覆冰线路进行全线排查，避免出现影响线路融冰和运行安全的缺陷。

总结：综上，为保证500kV输电线路在防冰工作期间安全稳定运行，杜绝在冰情处置过程中发生人身死亡事故，需以“平时预、灾前防、灾中守、灾后抢、事后评”为主线，坚持以防为主、综合减灾，坚持以人为本、守住人身安全底线。优化防冰工作体制体系，引用高新线路融冰技术，从而使每年输电线路防冰抗冰工作顺利开展。

参考文献

[1]张仕平.电网线路冰冻危害与对策分析[J].集成电路应用，2019，36（11）：2.

1317500783272