為啥一場雨就凍得停電了?有融冰技術為什麼還要人工除冰?

2020-12-05 全國能源信息平臺

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北極星輸配電網訊:上禮拜,我國東北部多地遭遇較大範圍雨雪降溫,其中吉林遭受有氣象記錄以來最強凍雨暴雪大風天氣侵襲,受影響嚴重。學校停課,高速封閉,交通受阻,停水停熱停電……

電網凍壞了,供電公司一直在抓緊搶修。不少網友除了提醒搶修人員注意安全,還發出了疑問——下凍雨為什麼會停電?吉林冬天那麼冷,為啥電網這次怕凍?今天我們就和大家聊聊這件事兒。

下一場凍雨,咋就停電了呢?

往年11月下旬,吉林省平均氣溫已達到零下10攝氏度,下的是雪。今年氣溫卻在零攝氏度左右徘徊,這種徘徊中的降水,下成了一場「雨」。

這不是一場普通概念的雨,而是伴隨複雜的雨、冰雹、雨轉雪和雪,也就是氣象觀測定義的雨凇,咱們老百姓習慣叫它凍雨。凍雨邊降邊凍,且能立即粘附在裸露物外表,附著力比雪可大多了。它的附著面越來越大,冰就會越結越厚。在這種狀態下,電網線路覆冰速度很快,一個小時就能增厚一毫米。

覆冰後的電網會怎樣?

先來說說重量。覆冰後的電力線路嚴重超重。原本只有成人小拇指粗的導線,覆冰後有一個拳頭那麼粗。下雪的時候,高壓線的鐵塔要承受2~3倍導線重量,但是如果有雨凇的話,它承受的這個重量則是10~20倍。

再說,降溫通常伴隨大風。導線承受著「雙重打擊」,既結冰又被風吹。結冰後的導線變粗,所以受風面積變大。導線來回晃動的幅度增加,兩個鐵塔加上中間的導線,像跳繩一樣劇烈舞動。

舞動幅度和力量超過了電線正常能承受的程度,線斷了,也就沒法供電了。更嚴重的話,這種力量甚至能把鐵塔扭成麻花,再嚴重一些,會把幾十米高的鐵塔拉倒。

那你們東北的電網不是不怕冷嗎?

根據我國110千伏~750千伏架空輸電線路設計規範國家標準,中國九大典型氣象區針對我國不同省份氣象特點,分成了不同氣象條件的組合,包括最高溫、最低溫、覆冰、最大風等。電網設計標準需要至少滿足這些氣象條件的參數組合。

其中,黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古東部以及河北北部的承德和張家口等地屬於第七典型氣象區。這個區與其他氣象區相比,最大的不同就是電網需要承受至少零下40攝氏度的嚴寒。為此,電網在設計過程中相應增加了導線、杆塔的規格、重量等,以保證電網能夠抵禦北方的寒冷。

而此次覆冰並不是因為寒冷,恰恰是因為絕對溫度沒有那麼低,大多數時候下的是凍雨。我國出現凍雨較多的省份是貴州省、湖南省、江西省等,其中山區比平原多,高山最多。我們不妨回憶一下,2008年年初,我國發生雨雪冰凍災害,這幾個省份當時受災都是比較嚴重的。

吉林省氣象臺臺長劉海峰在接受媒體採訪時表示,凍雨在吉林省算得上稀罕物,像本次這麼強的雨凇確屬歷史罕見。

2008年南方發生雨雪冰凍災害後,為抵禦極端惡劣氣象對供電設施的影響,國家電網調整了氣象值統計周期,35千伏至330千伏電網由15年一遇提高到30年一遇,500千伏電網由30年一遇提高到50年一遇。這是為了在更長的周期內,在電網的日常工作中把極端天氣發生更低的概率都考慮進來。國網吉林省電力有限公司經濟技術研究院高級工程師路曉明解釋,從吉林所在第七典型氣象區歷史數據記錄來看,十幾年來電網遇到凍雨極端天氣的概率很低。

這次下的凍雨,強度遠遠超過了電網承受能力。咱們舉個例子,長春66千伏隆九甲、乙線線路全長47.6千米,覆冰嚴重區段約10千米左右。嚴重成什麼樣了?正常導線可承受覆冰厚度為10毫米左右,而這條線路平均覆冰厚度為20毫米,嚴重區段覆冰厚度達到30至40毫米。

相比2008年南方出現的冰凍雨雪災害,此次吉林出現凍雨天氣最大的不同是氣溫。長春供電公司運維檢修部副主任郭建凱說,南方的絕對氣溫和北方不一樣,南方氣溫相對高過北方,鐵塔導線上所結的冰融化速度相對較快;而在東北,凍雨伴隨著氣溫持續下降,冰越結越厚,融冰難度仍然很大。

電網不是有融冰技術嗎?為什麼還要人工除冰?

一旦電網出現冰情,除冰是重中之重。

11月23日,移動式直流融冰車向66千伏隆九甲、乙線覆冰區段輸出融冰電流,電流不斷加大,導線不斷升溫,覆冰不斷脫落。20分鐘後,約20千米線路的冰被融化。

都有直流融冰車了,為啥看到供電公司還派出好多員工手動除冰?

凍雨影響範圍廣。僅說受影響最大的吉林電網吧,這次凍雨累計造成8條500千伏線路、44條220千伏線路、129條66千伏線路、166座66千伏變電站、863條10千伏線路和35801個臺區停運。不僅如此,凍雨邊降邊凍,人們就得邊凍邊除。直流融冰車等裝置無法滿足這麼大範圍而且持續時間長的除冰需求。

另一方面,直流融冰車並不適合所有地形。在暢通無阻的平原空曠地區,融冰車可以1小時融化100千米長線路的覆冰,而在狹窄的山路,融冰車行駛困難,沒法作業。

罕見極端天氣給生產和生活帶來了不少麻煩,但每次應對都能積攢經驗,再去總結新的應對辦法。中國電科院輸變電工程研究所監測與評估研究室主任劉彬認為,未來要根據氣象變化合理進行差異化設計,提高技術創新能力,完善應急體系建設。

原標題:東北每年冬天都那麼冷,為啥一場雨就凍得停電了?

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