防冰

概 述 青海电网覆冰情况 750kV拉官线路覆冰过程 330kV杏庄I线故障经过 防覆冰设施建设情况 覆冰观测站功能 防冰工作情况 特色工作

架空输电线路

随着经济社会的快速发展和自然环境的变迁，各种气象条件交替发生，雷害、冰害、外力破坏、风害、污闪、鸟害等造成的输电线路故障所占比例较高。2005 年-2010 年，上述六种形式的灾害造成的输电线路故障占跳闸总数的 90.66%，占停运总数的 86.63%。由于各种灾害致灾机理迥异，防治措施不尽相同，开展防雷害、防冰害、防外力破坏、防风害、防鸟害、防污闪（以下简称“六防”）技术研究，构建基于“六防”技术的架空输电线路运维保障体系具有重要意义。 项目从理论、技术、应用等方面吸收了输电线路运维工作经验，构建了基于“六防”技术的架空输电线路运维保障体系，推动了输电线路运维技术的发展，提升了输电专业精益化管理水平。成果在国网系统内得到全面应用，取得了显著的经济社会效益。

本成果在国家“973计划”等项目支持下，采取自然科学观测、人工模拟、多学科交叉理论分析和工程示范与应用相结合的方法，研究电网微地形小气候覆冰主动防御关键技术及其工程应用，推进我国电网防冰减灾技术的进步的发展。项目以原创性科学观测数据为基础，成果属原始创新，达到国际领先水平。智能融冰装置获重大专项产业化资助。授权发明专利14项、实用新型专利11项、软件著作权7项，制定标准6项，发表SCI论文43篇、EI论文64篇，出版专著1部。成果在贵州、云南、湖南、四川、重庆、安徽、内蒙古等广泛应用，并成功融冰686余次，有效避免了电网冰灾事故的发生，取得巨大社会经济效益。新增销售额超79亿元，新增利润近6亿元，项目研究推动了多学科交叉融合，适应国家重大战略需求，解决电网冰灾防御的难题，提高我国冰灾防御科学技术水平。

电力系统是现代社会高度依赖的能源供给系统。输电线路覆冰是电网安全可靠供电的最严重威胁之一，世界上 100 多个国家、我国 10 多个省份长期遭受冰灾危害，并因输电线路覆冰导致了国内外电网多次大面积瘫痪。2008 年我国南方冰灾导致近千万用户停电，造成各类损失超过 1000 亿元，究其主要原因是电网缺乏应对冰灾的高效除冰技术以及相关装置设计、制造、检验和使用等标准。在推进电网防冰抗冰科技研发的同时需要进行相关标准的研制，以与抗冰防冰相关产业的发展实现同步。在国家支撑计划、国家自然科学基金和南方电网重大科技专项支持下，该标准项目率先突破了电网融冰关键技术，发明并成功研制了可控电流源型直流融冰系列装置，围绕该核心装置，对电网主动防冰技术，装置设计、制造、检测验收等技术进行了全面研发，同步进行科技成果向技术标准转化。 该系列标准在产业中具有很好的适用性和行业引领性。南方电网在全面总结电网防冰抗冰科技成果和应用经验的基础上，建立了完整的防冰融冰标准体系，2008 年首先将“线路抗冰加固、直流融冰、覆冰监测”成果形成企业标准，在南方电网的实施过程中进行了科技的再创新，2011 年开始编制直流融冰装置电力行业标准，并持续创新，2012 年开始编制直流融冰装置、覆冰监测等、电网冰区分布图绘制等国家标准。科技研发人员、咨询设计人员、设备生产商、设备使用单位等相关方一同参加了该系列标准的制定工作。 该标准项目是科技成果向技术标准转化的典范。直流融冰装置系列标准是在全面总结现已成功应用的直流融冰装置工程系统设计、调试、运行和维护等经验形成的，规定了直流融冰装置系统设计和应用的基本要求，包括直流融冰装置的设计、功能性能、试验、主要设备技术要求、运行和维护。该系列标准的制定解决了融冰技术在现代电网中大规模工程应用的世界难题，改变了以往效率低下、劳动条件恶劣、安全风险高的人工除冰方式，促进了电网防冰抗冰的技术进步,实现了电网抗冰融冰技术、标准和产业深度融合与创新发展。

随着电网建设的快速推进，跨区域长距离输电不可避免地会受到特殊气候和极端环境的影响，输变电设备的沿面放电问题日益突出，主要体现在：一是高海拔问题。在气压低、温差大、紫外线强等恶劣运行环境下，输变电设备面临放电电压降低、复合材料老化的问题；二是覆冰问题。在导线覆冰厚度 5mm 以下地区，超、特高压绝缘子串多次发生冰闪事故，仅以导线覆冰厚度来表征绝缘子覆冰严重程度与现场情况不符；三是大雨闪络问题。我国站用套管多次发生大雨闪络事故，多是由于外形设计不合理，需要从雨帘物理阻隔等角度对雨闪特性开展深入研究。上述问题国内外研究较少，亟待开展技术攻关，从而解决特殊气候条件下超/特高压输变电设备沿面外绝缘关键技术难题。 该项目经 6 个单位历时 5 年联合攻关，取得了四方面自主创新成果：（1）基于平原地区和4300m 海拔实际环境下试验研究，获得了超特高压各类线路和站用绝缘子污闪特性曲线和适用于 5000m 及以下海拔地区修正系数，填补了 2000m 以上海拔修正空白，全面系统地解决了高海拔地区输变电设备污秽外绝缘配置问题。（2）在 4300m 海拔建成了国际上首个复合材料长期带电老化试验站，获得了硅橡胶憎水性、硬度与运行时间的关系；基于近 10 万支高海拔运行复合绝缘子调研和抽检测试，提出了高海拔复合绝缘子运行性能评估方法。（3）发现冰棱饱和桥接现象，提出以桥接度作为评价绝缘子串覆冰程度的新思路，实测获得交直流覆冰绝缘子串电场分布规律，揭示了冰闪过程中电弧放电的机理；提出了覆冰区防冰闪外绝缘配置方案并实现工程应用。（4）研制超、特高压等级长尺寸绝缘子淋雨装置，揭示了平均直径、雨量、伞间距、表面材质等对雨闪电压的影响规律，提出了站用外绝缘设备防大雨闪络的解决方案并实现了工程应用。该项目获发明专利 4 项，实用新型专利 1 项，发表论文 17 篇，编制标准 3 项，培养高科技电力人才 10 人。 鉴定意见认为该项目成果整体达到国际领先水平。成果已在国家电网公司得到全面应用，且具有广阔的推广应用前景。保障了特殊气候地区输变电工程的安全稳定运行，促进了经济发展和社会和谐，进一步提升了我国在国际电力行业内的科技引领地位。

定型试验及产品鉴定 中电联鉴定证书 自主知识产权 防冰型盘形悬式瓷复合绝缘子

该成果属干高电压技术领域。 广西受海陆分布和山脉走势影响，属成冰气候带，凝冻现象连年发生，严重威胁经济发展和社会稳定。2008年冰灾导致广西电网110千伏及以上输电线路杆塔倾倒损坏260基、断线237处，17个县大范围停电。项目针对桂北地区的大范围输配电线路覆冰问题，从“避、抗、融、防”等方面开展科学研究和技术攻关，形成了线路冰区划分、实时冰情监测、融冰装置研制、防冰杆塔研制等系列成果，提升了电网主动抵御冰冻灾害的能力。

贵州独特的气候地理条件易发生低温冰冻灾害，特别是2008年的冻雨灾害，造成直接经济损失348.85亿元。继2008年后，2011 年初、2014 年初贵州电网再次遭受大面积冰灾的严峻考验，威胁着电网的安全稳定运行。 覆冰观测数据是指导输电线路防冰、抗冰工作决策的重要依据，目前输电线路覆冰观测主要有在线监测和人工观测两种。 覆冰在线监测存在的问题:市面上的覆冰在线监测测量原理可分为图像法、称重法、导线倾角-弧垂法等。图像法的摄像头在覆冰天气常被冰雪覆盖，导致整个检测系统瘫痪;称重法的拉力传感器运行的稳定性和测量精度有着较大的差异:倾角-弧垂法计算出的覆冰厚度是档内平均值，无法反应覆冰具体分布情况，并在覆冰分布不均匀的情况下，使用输电线状态方程计算，误差较大。此外,覆冰在线监测装置还存在监测范围有限，大规模使用成本过高的问题。 人工观冰存在的问题:实践中多采用巡线人员直接观测估计覆冰厚度的方法。准确度与巡线员的经验相关，存在测量精度影响因素多、测量人员专业性要求高、测量繁琐、工作量大等问题。 针对以上问题，急需研究-种便携式的输电线路观冰巡检设备，为指导输电线路防冰、抗冰工作决策提供重要依据，进而保障电网的安全稳定运行。

本项目国内外首次提出一种基于多传感器的输电线路覆冰摄影测量方法，该方法基于影像和中心投影几何关系实现了非接触获取影像提取覆冰厚度。国内外首次研制了高分辨照相机、激光测距仪、惯性测量单元集成的手持式输电线路覆冰参数量测装置，开发了基于摄影测量方法的覆冰测量算法系统，实现了带电情况下非接触式输电线路覆冰参数的即拍即得，填补了该领域国内外空白。该装置便携、使用简单方便、精度满足观冰需求，根本解决了人工观冰带来的不可避免的人为误差的问题，可有效指导输电线路防冰抗冰工作决策。本成果提高了观冰的精度，既可减少人工目测观冰结果偏大引起的停电融冰经济损失，又可避免人工目测观冰结果偏小引起的倒塔断线事故，对指导输电线路防冰抗冰工作及保障电网安全稳定具有重要的指导意义及实用价值，社会效益显著。