厄尔尼诺来袭，今冬南方或多雨雪冰冻，电网“黑科技”轻松应对覆冰挑战
导 语
据国家气候中心最新监测，一次中等强度厄尔尼诺事件已经形成，并将持续到明年春季。受其影响，复合型气象灾害风险或加大。预计今年冬季，我国北方和青藏高原地区可能发生低温雪灾；南方地区可能发生阶段性低温雨雪冰冻天气，华中南部、华东南部、华南北部和西南地区东南部可能出现阶段性低温和雨雪冰冻天气，对输电线路、能源运输、交通出行等可能造成较大影响。
雨雪冰冻给电力行业造成严重损失
2008年春节期间，我国南方地区发生了大规模的冰雪灾害，导致多地电网受到严重影响。据统计，全国有36740条10kV及以上电力线路、2016座35kV及以上变电站停运，3330多万户、约1.1亿人口停电。灾情最严重的贵州电网解裂成7片，湖南和江西部分地市电网与华中主电网解裂。
吉林省在2021年11月也遭受了严重的冰雪灾害，导致全省173余万户客户停电，占全省总户数的11.5%。吉林电网设备受损总量占东北地区80%以上。这场冻雨灾害致灾性强、灾害范围广、影响程度深、抢修难度大、灾害反复性发生，很多地区边受灾、边抢修、边恢复供电。
图源：中电工程
电力行业如何应对冰雪灾害？
冰雪灾害会对电力行业造成严重损失，需要电力行业加强应对措施，提高应急处置能力，以保障电力供应的稳定。
预防
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覆冰在线监测：利用在线监测装置实时监测电力设施的覆冰情况，通过视频监控、图像识别等技术手段，实现对电力设施覆冰的精准监测和预警。
图源：昭通电视台
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防覆冰技术：风力发电机组在零度以下运行时，如果遇潮湿空气、雨水、盐雾、冰雪，特别是遇到冷却水滴时，就会发生风力发电机叶片覆冰现象。叶片重量增加、形状改变，形成不平衡载荷，会导致风机发电量降低，叶片损伤，对风机的发电效率和使用寿命也会造成影响。
预防结冰，可以通过涂抹涂料层，让叶片不结冰，防冰的涂料分为两种，一种是超疏水涂料，促进叶片表面的水滴滑落；另一种是低冰粘附涂料，在叶片覆冰初期让叶片表面的薄冰自己滑下去。
图源：国家能源之声
除冰
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直流融冰技术：通过将直流电流引入导线，使得导线发热，从而融化附着在导线上的覆冰。这种技术可以有效地防止线路覆冰，降低冰雪对电力设施的影响。
直流融冰技术按照整流半导体元器件不同有二极管型、晶闸管型；按部署方式分为固定式、移动式、便携式等；按电压等级分为特高压直流融冰装置、主网直流融冰装置、农配网融冰装置。
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图源：中国电机工程学会、国网湖南防灾减灾中心
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机械振动除冰：机械振动除冰装置主要是通过地面遥控引爆装置内的空包弹，空包弹内气体爆炸后产生的强大冲击波迅速冲向导线，导线受到剧烈震动后，导线上的覆冰即被震碎落下。机械振动除冰装置采用地面遥控操作，规避了工作人员攀登覆冰杆塔的危险，极大提高除冰安全性，减少了劳动强度，大大提高了除冰抢险的效率。
图源：电力好声音
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除冰机器人：输电线路除冰机器人可以理解为输电线路巡线机器人加上除冰装置构成的一个既能在输电线路上行走又能在行走的同时通过除冰装置去除线路覆冰的机械装置。输电线路除冰机器人技术是在巡线机器人技术的基础上发展起来的，它既能实现线路的巡检作业，包括绝缘子劣化、污秽，导线机械破损，连接金具脱落等，又能实现高效稳定的清除线路覆冰作业。
图源：浙电e家
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无人机喷火除冰：除冰无人机主要应用于地线除冰，无人机挂载喷火装置升空，抵近地线喷出火焰，实现地线融冰。常规架空地线不带电（也即不会如带电导线一般发热），覆冰会比较严重，因此采用无人机喷火对架空地线除冰是一个比较好的解决方案。
图源：人民网云南频道
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激光大炮除冰：激光大炮学名激光清障仪，可直接远距离及时、快速、安全地清除线路飘挂物，除冰自然也不在话下。该装置激光功率达260瓦，有效作用范围50米，采用一体化设计，激光器电传控制，操作简单便捷，还可进行夜间作业。
来源：南网50Hz；杨挺 摄
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热力除冰：针对风力发电机叶片覆冰现象，除了采用涂抹涂料层预防覆冰，在覆冰严重时，还可以采用热力除冰，加热风机叶片，融化表面冰层，加热方式有电热、气热两种。
相关科研机构团队
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国网湖南电力防灾减灾中心
图：国网湖南电力防灾减灾中心
2008年中国南方地区特大冰雪灾害后，国网湖南电力防灾减灾中心建立全国首套覆冰预测系统，其“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，获得国家科技进步一等奖。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。
该装备已在全国应用200余套，在27个省市电网防冰战役中屡建奇功。电网防冰这一世界性难题在湖南攻克，降服电网灾害，中国走在世界前列。
近年来，防冰科研成果准确预测了全国60多次电网覆冰过程，在全国27个省市电网防冰战役中屡立奇功。
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河南电科院
图源：河南电科院
河南是舞动重灾区，冬季线路舞动灾害事件频发。降雪或冻雨会在输电线路上造成覆冰，覆冰导线在风力作用下就会舞动，给输电线路的安全运行带来很大隐患，容易造成导线断线、金具受损、杆塔倒塌、供电中断等事故，而一旦发生事故，抢修起来很困难，社会影响恶劣，因此是最主要的输电线路灾害之一。
建成于2010年的河南电科院输电线路舞动防治技术实验室是我国唯一以覆冰舞动为主题的研究机构，也是国际上唯一可以开展耐张塔双侧舞动受力试验研究的机构。
2015-2019年河南电网仅发生1例舞动跳闸事件，有效实现了河南由“舞动重灾区”到“零舞动区”、“ 舞动研究高地”的转变。实验室建立的舞动气象预警中心被国网公司授予“国网舞动预测预警分中心”，为9个网省公司提供预警服务。
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重庆大学电气工程学院
图：雪峰山能源装备安全野外科学观测研究站；图源：重庆大学
覆冰防冰是一项极具挑战的世界难题。2008年南方冰雪灾害发生之后，重庆大学电气工程学院教授蒋兴良授带领团队辗转全国17个省市，最终选择了海拔1500多米，具有雾凇、雨凇、混合凇等多种覆冰天气现象的湖南雪峰山，建成了世界上首个野外覆冰试验基地。
在这个基地里，实验团队积累了数十万原始科学观测数据，在全球范围首次揭示了电网覆冰形成及其导致灾害的机制，研发出了全球首套电网不停电智能融冰装置，并创造性提出了数十种防冰、除冰方法，还牵头制定了多项行业和国家标准，极大提升了我国极端环境能源装备安全与电网防冰减灾能力。
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