中国智慧，降服电网冰灾

　　本报记者 胡宇芬

　　通讯员 段爱珍 王建国

输变电设备防灾减灾技术应用到各地的电网中。

    地球上，每到隆冬初春时节，晶莹的覆冰便成为电网的最大威胁。2008年初的中国南方冰灾，1亿多人口停电、停水，给许多人留下了惨痛的记忆。

　　“创新降冰魔，温暖满人间”，走进位于长沙的湖南省电力公司国家电网输变电设备防冰减灾技术重点实验室，醒目的10个大字扑面而来。

　　为了实现中国电网的这个夙愿，由该实验室主任陆佳政博士领衔的几十位研究人员历经10年奋斗，攻克了这道世界性难题，使电网从惧怕冰灾转变为从容应对。至今，这套科学完备的电网防冰技术体系已在我国南方8省易覆冰的1023条线路广泛应用，成功应对了2009年以来33次不同程度电网冰灾，节约抗冰改造资金63.5亿元，增加供电130亿千瓦时，保障了大电网的安全运行和正常生产生活供电。

　　1月10日，由国家电网湖南省电力公司为首攻克的“电网大范围冰冻灾害预防与治理关键技术及成套装备”项目，获得了科技进步一等奖。这也是我国电网防灾领域获得的首个国家科技进步一等奖。

　　电网有无严重冰灾

　　可提早1个月预报

　　防治电网冰灾，预测有无覆冰是第一关。

　　由于影响覆冰形成的原因错综复杂，尽管冰灾是电网安全运行的最大天敌，一直以来，国际上的主流观点是“覆冰难以预测”。

　　“课题组曾反复讨论搞不搞预测，最后决定，这是电网重大需求，再难也要干。”陆佳政回忆道。

　　由电力、气象、地理等多学科专家组成的团队开始了联合攻关。他们收集整理了过去60年我省雨凇日的相关各种数据进行统计分析，绘制了3万张副热带高压、电网地形等因子与覆冰的关系图，力图从海量信息中找到蛛丝马迹。最终，发现了极涡、太阳黑子等影响电网覆冰的17个关键因子，首次揭示了“日地气耦合”电网覆冰规律，开发了国际首套电网覆冰自动预报系统。

　　“从2008年起，每年11月15日开始预测今冬明春的电网覆冰情况，提前1个月长期预测，中短期预报则分别提前7天和3天，长期预测准确率达100%。”陆佳政自豪地告诉记者。

　　对覆冰厚度

　　监测精度可达1毫米

　　当导线覆冰越来越厚，超出了电网铁塔的承受力，倒塔就不可避免了。因此，准确判断覆冰厚度，抢在倒塔前融冰，至关重要。

　　但在高寒、大雾、雨水等环境恶劣的野外，监测摄像头很容易发生结冰或被浓雾覆盖。在能见度很小的情况下也能火眼金睛的“侦察员”，到哪去找?

　　经过对覆冰图像特征的挖掘，课题组先是发明了一种方法，消除水、雾等对图像采集的干扰，然后又发明了一种方法，实现了导线覆冰厚度的自动识别，误差小于10%，精度达1毫米。

　　乘胜追击，课题组采用低功耗电源设计和抗干扰技术，研制了高可靠性的输电线路覆冰自动监测系统，实现了现场覆冰图像、气象、应力等在线监测和导线覆冰厚度的自动辨识。也就是说，哪条线路该融冰了，“侦察员”不仅看得清还算得准，会自动提醒电力公司。

　　如今，覆冰自动监测装置已在湖南、广东等地区布点340余套，将日夜采集到的气象资料和覆冰情况及时传送到各电力公司的控制室。

　　融冰如何省钱省地

　　巧除谐波顽症

　　对输变电设备进行融冰，是解决冰灾对电网危害的最直接手段。但融冰不是件易事。

　　现有的人工与机器人除冰也好、交流融冰技术也罢，满足不了电网大范围冰灾防治要求。而效率高的直流融冰技术，却因为现有的整流设备导致谐波严重，需装设大容量滤波装置，占地面积达20多亩，造价高达2亿元，仅在国外个别变电站得到试点应用。

　　“谐波是电污染，与其先污染再治理，费钱又费地，不如想个办法不产生谐波，以消代治。”为了根治谐波顽症，陆佳政经常冥思苦想，终于灵光一闪。他提出奇妙的拓扑原理，课题组据此发明了一种宽调压整流变压器，并提出了一种能减少6成发热的新的二极管整流方式，谐波为国内外同类装置最低，根本用不着体积庞大的滤波器，占地和造价均减少9成，扫除了困扰直流融冰装置应用的最大拦路虎。

　　目前，课题组已研制了3个系列9种型号的直流融冰装置，性价比大大优于国内外同类产品。融冰装置90分钟内可实现上百公里线路快速融冰。

　　绝缘子覆冰如何防跳闸

　　先撑“大伞”最关键

　　如何防止线路冰闪跳闸停电，也是一项世界性难题。

　　铁塔之间的导线，依靠绝缘子来支撑。普通绝缘子由一串大小相同的圆盘连接而成，一遇覆冰，水滴极易连接成线，相当于接地了，就会跳闸停电。这种现象叫冰闪。2008年冰灾中，大量的输电线路因冰闪发生跳闸停电，3名电力职工在人工除冰时献出了生命。

　　为了揭示线路冰闪跳闸机理，开发出高性能的防冰闪绝缘子，陆佳政带领团队开展了上千次试验研究。他们发现，绝缘子最顶端的圆盘必须最大，覆冰融化时的水才不会与下面的圆盘搭成桥，相当于要先撑一把“大伞”再撑若干“小伞”。于是，一种大盘径、长间距防冰闪复合绝缘子研制成功，抗冰闪电压较电网提供的电压显著提高，根本没机会跳闸了。

　　电网防灾任重道远

　　降服电网冰灾，中国走在了世界最前方。

　　“极端灾害天气已呈上升趋势，电网将面临覆冰、雷害、山火、洪涝、地震等各类自然灾害的袭击。我们要全面开展电网防灾技术研究。就是在抗冰灾上，我们也有潜力可挖。比如把我们的预警范围从30×30公里提升到3×3公里，比如推动技术为全球服务。”陆佳政想得很远。

　　据说，陆佳政有次候机时，与同事坐在登机口边的位子上摊开资料讨论课题，竟然误了机。我们相信，在这个崇尚“电网需要什么就干什么”、“总想总能想出来”的领头人带领下，他们的雄心壮志一定会在不远的将来实现。

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