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输电线路覆冰舞动是国内外电网面临的共同难题。截至2023年年底,国家电网有限公司运营的110千伏及以上输电线路总里程已超过122万千米,线路走廊南北跨度大,沿途地形地貌复杂,气候条件多变,覆冰区域广阔、覆冰类型多样。近年来,随着极端气候频繁发生,覆冰区域不断迁移扩大,发生大范围冰灾和线路舞动的可能性不断增加。2023年冬季至今年春季,我国连续遭受5轮雨雪冰冻灾害,引起的大范围覆冰舞动故障严重影响我国电网安全。利用创新性科技手段预测、监测、研判、处置输电线路覆冰舞动灾害,是大电网安全稳定运行的重要技术保障。基础理论突破提升防除冰动态仿真能力
脱冰跳跃是指当环境温度升高或风载变化时,导线或地线上的覆冰突然脱落,导致输电塔线耦联体系产生冲击载荷,进而引起线路大幅振动和跳跃的现象。脱冰跳跃是导致覆冰线路事故的一种重要诱因,也是线路设计和建设时必须要考虑的关键问题之一。因此,开展输电塔线系统的脱冰动力响应研究,对保障输电线路的结构安全具有重要意义。
国网工研院在国际上首次定义并提出了“诱发脱冰机理”及其数值模拟方法,获国际大气结构物覆冰会议(IWAIS)特别报道。相关研究获得了国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家电网公司科技项目等持续资助,攻克了真实条件下输电线路脱冰和除冰过程模拟难题,显著提高了以往输电线路脱冰跳跃动力响应的计算精度,为除冰装置设计和除冰策略优化提供了高效便捷工具。
超/特高压等电网骨干输电线路普遍采用多分裂导线。与单导线相比,多分裂导线更易受诱发脱冰效应影响,且由于受其特有的垂向脱冰与扭转脱冰的耦合、子导线不均匀覆冰、间隔棒布置方案等因素的联合影响,使其诱发脱冰效应,且脱冰后的动力响应也呈现出更为复杂和独特的非线性时变特性。国网工研院提出了多分裂导线大尺寸脱冰跳跃试验和测试方法,搭建了单档150米八分裂特高压导线不均匀覆冰和脱冰全尺寸试验平台,试验研究了多分裂导线脱冰跳跃特性。同时,该院利用某500千伏连续3档真型线路,开展了连续档多分裂导线的脱冰试验,获取了塔线耦合动态响应特性,有效支撑基础理论研究。冰害监测处置技术破解自动除冰难题
在输电线路冰害监测方面,针对地理气象环境恶劣地区监测装置信号传输困难、供电可靠性不足的问题,国网工研院研发了分立式分布式高效融合的多参量、高精度、点线共测光纤传感系统。该系统利用线路自身的地线复合光缆(OPGW)中的光纤实现对整条线路的状态监测,建立了光纤传感监测参量与线路本体状态及环境参量的映射关系,为输电线路覆冰广域高精度监测提供了技术保障。其中,安装于500千伏强明/强州线的输电线路光纤监测系统成功监测到了今年2月雨雪冰冻过程和强明线OPGW覆冰过载断线故障,为线路运维和故障分析提供了有力支撑。
在输电线路除冰技术方面,虽然以往已经尝试过人工敲击除冰、空包弹振动除冰、无人机携带绝缘棒冲击除冰和机器人除冰等技术方案,但是以上除冰方法均需要人员到达现场。当遇到严重覆冰难以抵达除冰塔位,或者对于新疆、青海、西藏等冬季存在大面积封山区域,人员无法进入的情况时,上述除冰方法均难以发挥作用。此外,目前的除冰装置对于雨凇、雾凇、混合凇等不同类型覆冰的物理特性和除冰机理的研究尚比较匮乏,除冰装置参数设计的理论依据不足。针对上述问题,国网工研院通过研究不同类型覆冰的力学特性和断裂准则,基于提出的诱发脱冰模拟方法,研发了新型机械除冰技术。该技术无需人员干预,能够在大范围、长时间的雨雪冰冻恶劣环境下长期驻线,自行俘获能量,并对输电线路覆冰增长情况进行监控,实现对输电线覆冰全自动、高效、安全去除,保障极端条件下的线路运行安全。新型防舞装置提升舞动灾害应对技术水平
国网工研院研制的零频防舞器区别于双摆防舞器、相间间隔棒、线夹回转式间隔棒等传统防舞器,属于具有较好刚度、阻尼特性的动力谐振设备。该设备依靠立方刚度和阻尼特性,可以最大程度消耗覆冰导线自激振动的能量。
该设备采用了“刚柔并济”结构设计思路,防舞效果更有保障。该设备充分借鉴和吸纳现有防舞设计案例和运维经验,在传统防舞装置基础上,进一步升级创新。设备既具有相间间隔棒的柔性结构特点,可大幅度增强导线的阻尼特性,又保留了双摆防舞器机械强度高、可靠性好的优势,保证线路本体结构在剧烈舞动或长期微风振动过程中,不出现结构性损伤。同时,该设备有效降低导线舞动时扭转和垂向振动的耦合度,提升起舞风速阈值,最大程度消耗舞动能量,提升线路防舞、抗舞能力。
该设备线性刚度接近零,谐振频率范围大,复杂工况适应性较强。受大风、偏心覆冰多重组合工况的影响,导线舞动频率可在0.1~5赫兹区间内来回变化,但传统减振装置仅具有1~2个谐振频率点,难以应对复杂舞动工况。该设备则凭借“非线性能量槽”技术优势,使自身线性刚度和频率无限接近于零,在各种复杂工况下的舞动频率点均可产生较好的谐振耗能效果。
该设备重量较轻,防电晕特性较好。相比同型号导线的双摆防舞器,该设备零频防舞器重量可降低约10%,有效降低导线运行荷载。由于采用大半径球壳体结构形式,该设备在提升起舞风速阈值、降低相间闪络风险和避免多自由度频率耦合基础上,进一步有效避免部分传统防舞器出现的电晕异常、噪声超标以及连接金具易损伤等故障现象,尤其适合于现阶段特高压线路部分区段的迫切防舞需求。
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4月11日,在玉树藏族自治州称多县境内330千伏玉树二回线路工程施工现场,施工人员正在紧张有序地导线架设作业。据悉,该项目施工采用高科技施工设备,架设导线采取张力放线方式,利用小型无人机、无跨越架封网装置带电封拆网,多点多作业面同步开展,有效提升施工效率。据介绍,玉树330千伏二回线路工
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根据中央气象台预报,4月11日至13日,受较强冷空气影响,全国多地将出现大风天气,北方将出现强风、沙尘、降温、暴雪天气,南方局地有强降雨和强对流天气。国家电网有限公司坚决扛牢电力保供首要责任,公司党组高度重视、超前谋划、统筹部署,第一时间启动极端天气Ⅳ级应急响应,成立气象灾害应急指挥
当前,一场覆盖广、强度大的大风席卷冀北大地。面对呼啸狂风,电力人顶风而上,以责任与温情交出保电护网的民生答卷。让我们直击保电现场,聚焦极端天气中的坚守身影。深夜抢修逆风行4月11日21时37分,漆黑的窗外寒风呼啸,国网张家口供电公司宣化区供电中心应急抢修队伍及值守人员依然坚守在岗位,时
4月11日上午,国网冀北电力全面启动极端天气防范应对工作,万余名干部职工到岗到位,迅速进入Ⅲ级应急响应状态,全力确保电网安全稳定运行。目前,国网冀北电力已集结主网应急抢修队伍55支、配网抢修队伍497支、应急救援基干分队56支,应急抢修人员5256人全员待命。同时,76台发电车、520台发电机、257
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