生活中時時刻刻都離不開電，覆冰是當(dāng)前電網(wǎng)最嚴(yán)重的威脅之一。隨著今年冬季“冰凍”模式的開啟,，廣東,、廣西、貴州等南方地區(qū)的氣溫也在持續(xù)下降，部分高寒山區(qū)更是冰雪皚皚。為保障供電安全，南方電網(wǎng)啟動了今年的首輪融冰,。
在什么條件下要進(jìn)行電網(wǎng)融冰？電網(wǎng)線路融冰一般采取什么措施，有哪些“黑科技”,？
覆冰積雪危害
電網(wǎng)安全運(yùn)行的“頑疾”
據(jù)南方電網(wǎng)公司編制的《2018年冬和2019年春南方地區(qū)低溫冰凍天氣影響趨勢分析報告》顯示：今冬明春，廣東,、廣西,、云南、貴州各地低溫冰凍天氣總體屬正常略偏輕年景,，但廣西,、云南、貴州等局部地區(qū)仍存在出現(xiàn)階段性較強(qiáng)覆冰的可能性,。
隨著電力的蓬勃發(fā)展,，輸電線路覆冰事故時有發(fā)生。1932年美國發(fā)生線路覆冰事件,，1994年美國東部和南部地區(qū)輸電線路與電力相關(guān)設(shè)備遭受嚴(yán)重覆冰事故,。我國自1954年記錄了首例電網(wǎng)覆冰故障以來，覆冰積雪一直嚴(yán)重危害著電網(wǎng)的安全運(yùn)行,。最嚴(yán)重的電網(wǎng)覆冰事故發(fā)生在2008年,，南方部分地區(qū)遭遇50年一遇的嚴(yán)重低溫雨雪冰凍災(zāi)害，罕見的冰凍災(zāi)害,，導(dǎo)致了湖南,、貴州、江西,、浙江,、福建等12個省市的覆冰倒塔、斷線事故,，電網(wǎng)大面積停電,、限電。
據(jù)統(tǒng)計,，當(dāng)時供電量下降到受災(zāi)前的14%,，全國1億多人受到了影響，直接損失超過1000億元,。
直流融冰
解決電網(wǎng)大面積冰凍災(zāi)害
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,，截至今年12月9日，南方電網(wǎng)公司10千伏及以上線路覆冰270條,，覆冰比值超過0.3的有32條,。廣西電網(wǎng)工程師俸波介紹,，覆冰比值是監(jiān)測到實際覆冰厚度除以設(shè)計電線可承受覆冰厚度的數(shù)值,，超過0.5就要實施融冰。
不過,，中國電力科學(xué)研究院的專家告訴科技日報記者,，由于自然覆冰形式多樣,、隨機(jī)和不可預(yù)見，加上每個地區(qū)的具體情況不同,，微地形,、微氣象影響嚴(yán)重，因此,，每個地區(qū)確定的需要實施融冰的覆冰比值是有所不同的,。
電網(wǎng)防冰和除冰的方式，從前是人爬到電線桿上,，用錘子和榔頭進(jìn)行人工清除,，但如今，防冰技術(shù)手段已經(jīng)升級,，這包括固定式直流融冰,、交流融冰變壓器、融冰刀閘小車,、自動機(jī)械裝置融冰,、空氣彈震動除冰、滑輪融冰等,。重慶大學(xué)教授蔣慶良說,，覆冰是極其復(fù)雜的國際性難題。在2008年南方大面積冰災(zāi)后,，我國開展了廣泛研究,，而直流融冰是目前唯一可行的解決電網(wǎng)大面積冰凍災(zāi)害的方法。
直流融冰主要是通過對輸電線路施加直流電壓并在輸電線路末端進(jìn)行短路,，使導(dǎo)線發(fā)熱來對輸電線路進(jìn)行融冰,。其中的固定式（可控硅）直流融冰裝置則采用引入變電站10千伏電源，通過三繞組整流變壓器后,，送入12脈波可控硅整流器,，經(jīng)整流后輸出3000伏/1400安的直流。對此,，電力專家解釋說,，電流就類似于水流，可控硅就類似可控制的閘門,，通過三繞組整流變壓器,，把10千伏的高壓電轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為低壓的電流，再通過12脈波可控硅整流器,，消除其中的諧波干擾等,。“融冰不是對輸電線路快速加溫，而是一點(diǎn)一點(diǎn)加溫,，一般來說加溫到1攝氏度左右就可以了,，所以必須通過整流器，把變電站輸出的高壓電源轉(zhuǎn)變成低壓直流電,，才可以使用,。”
當(dāng)前我國在很多“骨干電網(wǎng)”上已預(yù)裝了固定式直流融冰裝置,，而移動式直流融冰裝置則由整流部件,、變壓部件、感應(yīng)電壓抑制部件,、輸出組合刀閘等組成,，直接安裝在拖車上，能隨時調(diào)度使用,?！暗菍嵤┲绷魅诒枰ｋ娕c人工干預(yù)，操作復(fù)雜,、融冰時間長,，這是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)?！笔Y慶良說,，干預(yù)式防冰、融冰是國內(nèi)外當(dāng)前發(fā)展的趨勢,，而電網(wǎng)防冰減災(zāi)應(yīng)從高成本,、低可靠性、供電中斷的融冰措施向不停電,、非人工干預(yù),、智能化、低成本,、高可靠性的冰災(zāi)防御方法進(jìn)行根本性轉(zhuǎn)變,，但這有待于繼續(xù)深入研究和工程應(yīng)用證明。
除冰行列
用上噴火無人機(jī)和激光雷達(dá)
“如今,，我們坐在電腦前,，就可以看到千里之外的電網(wǎng)設(shè)備融冰的整個過程，這在以前根本無法想象,?！蹦戏诫娋W(wǎng)公司安全總監(jiān)牛保紅說，通過物聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程通信技術(shù),，指揮中心可以遠(yuǎn)程對除冰,、融冰設(shè)備進(jìn)行程序化操作,，而且實現(xiàn)了無人機(jī)等多種手段聯(lián)合，大規(guī)模,、跨區(qū)域,、自動化巡查等,，提高了效率,，并可避免人員操作的安全風(fēng)險等。
除了直流融冰外,，電網(wǎng)在除冰融冰方面還在不斷試驗其他的“黑科技”,。如南方電網(wǎng)在噴火無人機(jī)、激光清障儀以及激光雷達(dá)掃描,、激光雷達(dá)進(jìn)行實地除冰作業(yè)等非接觸式融冰技術(shù)方面取得了新突破,。南方電網(wǎng)廣東公司在國內(nèi)率先嘗試噴火無人機(jī)對高壓線路地線進(jìn)行除冰作業(yè)，在5分鐘內(nèi)通過8次噴火加速了地線重冰區(qū)冰層融化,；激光清障儀是南方電網(wǎng)廣東公司東莞供電局自主研發(fā)的產(chǎn)品,，可直接遠(yuǎn)距離及時、快速,、安全地清除線路飄掛物,，在應(yīng)用于融冰的試驗中，通過超遠(yuǎn)距離激光聚能,，在8分鐘內(nèi)成功切除了導(dǎo)地線覆冰最嚴(yán)重區(qū)段整體厚度達(dá)12厘米的冰層,。
“以往地線除冰主要靠人工，效率不高,，而且有一定危險性,。由于常規(guī)地線不通電，覆冰會比較嚴(yán)重,，加上無法進(jìn)行直流融冰操作,，地線融冰已成為電力行業(yè)一大難題?！蹦戏诫娋W(wǎng)廣東公司東莞供電局輸電管理所主任楊挺表示,，激光清障儀、噴火無人機(jī)這兩項非接觸性融冰技術(shù)的現(xiàn)場試驗應(yīng)用,，將改變傳統(tǒng)人工除冰的原始模式,，減少電力工人在惡劣天氣中冒險登高搶險的風(fēng)險，也有望解決電力行業(yè)架空地線因多點(diǎn)接地而無法通過電流短路融冰的難題,。
“融冰技術(shù)的研究最早是在加拿大,，但世界第一套直流融冰裝置得到實際應(yīng)用是在貴州地區(qū)?！敝袊こ淘涸菏?、南方電網(wǎng)公司專家委員會主任委員李立浧說,，可控電流源融冰裝置應(yīng)成為新一代融冰裝置的標(biāo)準(zhǔn)型式?？茖W(xué)家們還在電網(wǎng)抗冰材料研究和應(yīng)用方面取得了新進(jìn)展,，如絞合型碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線具有更好的抗壓能力、整體穩(wěn)定性,、抗斷裂性能等,，可用于中重冰區(qū)、強(qiáng)風(fēng)區(qū),，提高輸電線路本體的抗覆冰,、防災(zāi)能力；在防覆冰涂料方面,，超疏水涂層表面具有微-納粗糙結(jié)構(gòu),，可以有效降低冰層與涂層接觸面積和附著力，實現(xiàn)易脫冰,；涂層與涂層表面之間存在空氣層,，阻隔液滴結(jié)冰時的熱量傳遞，達(dá)到延遲結(jié)冰的效果,。
蔣慶良說,，覆冰是各種結(jié)構(gòu)物面臨的普遍現(xiàn)象，不僅是電網(wǎng),，風(fēng)力發(fā)電機(jī),、飛機(jī)、高鐵等都面臨覆冰的危害,。冰災(zāi)防御是多領(lǐng)域的重大科技難題與關(guān)鍵技術(shù),，電網(wǎng)融冰方面取得的科技成果，未來也可以應(yīng)用到飛機(jī),、高鐵等方面,。