以动治“冻”“冰”来将挡
——国网山西电力提高电网防冰抗冰能力纪实
本报记者 高静 通讯员 赵亚男 关少平
中条山的冬日,西风呼啸,凛冽异常。12月7日,500千伏风运Ⅱ线结束停电检修,转入运行状态。至此,运城区域的500千伏风运Ⅰ、Ⅱ线,向垣曲县域供电的220千伏桐垣Ⅰ、Ⅱ线、110千伏金石线、金古线等6条线路的防冰改造工程全部竣工,运城垣曲区域电网抵御雨雪冰冻灾害能力提升工程圆满完成。
2023年,习近平总书记对低温雨雪冰冻灾害防范应对工作作出重要指示,强调要强化电力巡查,及时除冰除雪,以确保电网安全畅通。山西省委省政府主要领导要求秉持以人民为中心的发展思想,把灾害因素考虑得更为周全。国网公司党组第一时间深入学习贯彻习近平总书记的重要指示精神,迅速启动应急响应,精心作出工作部署,全力以赴开展抗击雨雪冰冻、保障供电的工作。这一年来,国网山西电力深刻贯彻习近平总书记的重要指示批示精神,认真落实省委省政府、国家能源局和国网公司关于雨雪冰冻防范应对工作的要求,践行“避、抗、改、观、融、除”的抗冰防舞基本原则,推动电网改造升级,强化科技赋能,以积极的行动应对冰冻之“冻”,冰雪来临亦能从容抵挡,持续增强电网防冰抗冰能力,坚决捍卫电网安全生命线和民生用电底线。
“走”为防冰妙策 新建线路绕开覆冰区
11月13日凌晨2时28分,明月高悬,夜空澄澈。随着开关合闸声响彻夜空,山西运城平陆—垣曲220千伏输变电工程完成建设任务并顺利投入运行。这使得垣曲电网电源线路由原来的4条增加到5条,极大地提升了垣曲区域电网供电的可靠性与稳定性。
“这条线路充分彰显了我们防覆冰工作中的‘避’字诀。‘避’是首要原则,即在新建线路规划阶段优化路径,避开中重冰区和微地形微气象区。”国网山西电力建设部特高压建设管理处副处长王璐介绍说。
山西地形呈“两山夹一川”之势,山地、丘陵占比高达80.4%,微地形遍布,冬季微气象区覆冰现象频发。特别是2023年12月,华北、黄淮等地遭受了历史罕见的低温雨雪冰冻天气,中条山区域的运城垣曲等地受灾情况尤为严重,输电线路的安全可靠运行受到了极大影响。
为从源头上化解风险,新建的平陆至垣曲220千伏线路,从平陆220千伏变电站引出,线路全长96公里,新建铁塔267基,途经平陆、夏县、垣曲三县,最终接入垣曲220千伏变电站。全线选取中条山南麓低海拔路径,巧妙避开了中条山山脉所有的微气象区。
为全方位提升输电线路防冰抗冰能力,国网山西电力总结近5年覆冰故障状况、观冰测冰数据,结合故障周边的气候、地形特点,依据海拔等高线划分中、重冰区,重新修订绘制电网冰区图。清晰明确的电网冰区图,为线路提高设防标准提供了坚实的基础支撑。
国网山西电力在新建线路设计阶段,针对地处冰区特殊区域的线路,采取诸如减小档距、降低高差及缩短耐张段长度、采用加强型铁塔导线等措施提升抗冰等级,从源头上增强线路的防冰能力。220千伏平垣线运用了导线定长、地线融冰新技术,全线无中间接头,导线采用钢芯铝合金绞线,实现了15毫米及以上覆冰区域地线与铁塔全部绝缘,大幅提高了输电线路的抗覆冰能力。
今年,220千伏沁源北、芮西、左权、寿阳新能源送出等新建输电工程以及进行防冰改造的在运输电线路同样提高了设防标准。这些位于太行山、中条山等微气象区的线路,其设计标准均得到有效提升。
改造升级 更有力地应对雨雪冰冻
“此次改造的线路途经运城中条山山脉的微地形微气象区,改造后铁塔升级为抗冰加强型,平均间距缩短至300米;导线升级为钢芯铝合金导线,拉断力提升了1.5倍。”12月7日,500千伏风运Ⅱ线防冰改造工程完工,风运Ⅰ、Ⅱ线改造也宣告结束。项目负责人魏菲在现场介绍了这条线路升级后的优势,他还指着附近的一座铁塔说道:“看,这种外形‘矮胖’的铁塔可不常见,这种塔型更加稳固、安全。”
目前,山西境内110千伏及以上输电线路超过48000公里,山区线路长度占比近60%。近年来,全球变暖致使气候系统愈发不稳定,极端天气增多,我国雨带北移,冬季雨雪冰冻天气对我省输电线路安全稳定运行构成了巨大挑战。
今年以来,对于在运的易覆冰线路,国网山西电力遵循“整段改造、区域治理、局部补强”的原则,落实防覆冰工作六字原则中的“改”字诀。所谓“改”即补强,提升设备的抗冰能力。通过降低海拔、双回路改单回路、缩短档距等改造手段,依据不同情况采取加装间隔棒、补强地线支架等治理措施提升线路的抗冰能力。
按照国网山西电力抗冰防舞三年行动计划,2024年重点对220千伏桐垣Ⅰ、Ⅱ线、110千伏金石线、金古线等线路进行抗冰“改”造。
防覆冰改造线路大多位于微气象区,这意味着施工现场处于深山大林之中,施工难度陡然增加。以风运Ⅰ、Ⅱ线为例,需要在中条山间新建铁塔50基,重新展放导线超过16公里。重量大、耐张多、工艺复杂,是施工的典型特点。
“500千伏风运Ⅰ、Ⅱ线工程单塔最重达130吨上下,相较平常的500千伏铁塔,重量多出约30-50%。”施工现场负责人魏菲介绍说,“我们运用架设索道、分片组装等方式,在这崇山峻岭间将铁塔成功架设起来”。
负责承建的国网山西送变电工程公司在施工过程中创新采用了 “分层钻爆结合保护网”“模块化组装+高空滑轮吊装”等先进工法,这些举措极大地提高了500千伏风运I、II线电力线路防覆冰改造工程全线贯通的作业效率。
据统计,在500千伏风运双回线施工期间,国网山西电力总共投入人员达1100余人次,吊车、空压机等大型机械100余台次。在团队齐心协作、集体攻坚克难之下,工程得以按期投运。
科技助力 提升智慧化防冰抗冰能力
为全方位保障低温雨雪冰冻天气下电网设备的安全,国网山西电力自今年起借助电力气象中心、观冰精灵、直流融冰车等多种技术手段,依靠科技的力量,达成“电力气象预测—机巡数字观冰—直流融冰”的全流程联动,切实增强电网的防冰应对能力。
7月24日,山西电力气象研究中心正式揭牌成立。该中心深度整合电网设备与气象信息,细致地开展精确到变电站、输电线路区段的电力气象预报预警工作,促使“公众气象”朝着“电力气象”的方向转变。
在山西电力气象中心的超级大屏上,五彩斑斓的图像相互交织,红黄蓝不同的色彩,象征着数据的起伏与气象的变幻。国网山西电科院输变电技术中心电力气象监测预警室主管原辉,正通过观冰“千里眼”对冰区输电线路进行远距离在线监测,她随意调出一张图片,观冰精灵就把线路覆冰的类型和厚度清晰地检测出来。
今年以来,国网山西电力结合去冬今春电网的运行状况,在山高林密、地势险峻的微气象区额外配备了214套观冰精灵装置、84套透雾可视化装置,实现111处观冰哨点及特高压两大两微区域观冰在线装置的全覆盖,这些高科技手段让线路不但具备抗冰抗冻能力,而且充满科技感。
观冰有了“千里眼”,融冰也有了“热得快”。今年,国网山西电力购置了8台主网移动式融冰车、31套配网扩展式融冰模块。针对±800千伏灵绍线故障段所在的“两微”地区,还制定了地线绝缘化改造及固定融冰装置配置方案。
“融冰装置就像是一个大 ‘电炉’,导线就如同发热的‘电炉丝’,借助融冰装置提升线路电流,导线就会发热升温,从而融化导线上的覆冰。”国网山西电力设备部专责关少平介绍道。
高压输电线路的除雪工作同样极具“科技感”。山西多地运用无人机开展输电线路覆雪清除作业,随着除雪棒在无人机的操控下与导线相碰撞,线路上的积雪纷纷倾落,电力通道再次稳稳地获得了“安全感”。
“以前出现覆雪后,大多是采用线路停电、人工登塔的方式来清除。无人机除雪和人工相比,不但不会影响线路运行,而且耗时比原来缩短了三分之一。”国网晋城公司输电运检中心检修作业工王萌说道。
此外,国网山西电力还完善应急装备保障,配备2套固定翼无人机系统、71辆中压发电车,组建120人的省级抢修队,就近储备相间间隔棒、导地线、抢修塔等物资,全方位提升应急保障水平,确保能够闻冰而动,全力做好雨雪冰冻灾害的应对工作,保障人民群众温暖过冬的可靠用电。