第一篇：2018年国家科学技术奖提名-电力输电线路导地线融冰技术与装置
2018年国家科学技术奖提名-电力输电线路导地线融冰技术
与装置
该项目发明了电流源型和电压源型融冰装置，成为我国融冰装置的基本型式；发明了架空地线和光纤复合地线融冰技术；发明了动、静触头采用不同的绝缘等级技术的融冰隔离开关，减小占地面积50%，实现了融冰过程全自动化；发明直流融冰装置等效试验方法。所发明技术解决了电网输电线路导地线融冰的难题，已产业化并广泛应用于南方电网和国家电网，有力保障了电网安全，获国内外同行和用户高度评价，经济社会效益显著。项目形成了完整的自主知识产权体系，获授权发明专利34项（国际专利2项）、实用新型专利31项，制订国家标准3项、行业标准2项，发表40多篇。该项目突破电网抵御冰灾的技术瓶颈，实现了电网防御冰灾技术的重大突破，具有明显的原创性和实用性。项目相关成果获中国能源研究会能源创新一等奖、第十八届中国专利奖优秀奖、第一届广东省专利金奖、贵州省科技成果转化一等奖和中国电工技术学会科学技术进步一等奖。提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。项目简介输电线路覆冰是威胁电网主要自然灾害之一，严重覆冰导致国内外电网多次大面积瘫痪。2008年我国南方冰灾造成各类损失千亿元，电网中断导致近千万用户停电。冰灾一直是电网竭力突破的一大技术难题，在该项目开始之前，国内没有能够在在电网中大规模应用的融冰技术与装置。突破电网抵御冰灾的技术瓶颈，实现“被动抗冰”到“主动防冰”的转变是保证电网安全、国民经济持续稳定发展的重大需求。自2008年，在国家科技部、国家自然科学基金委和南方电网公司的支持下，历经近10年“产、学、研、用”协同攻关，实现了重大突破和实质性创新，取得了多项原创性发明，建立起了完整的输电线路融冰理论和应用技术体系。获授权发明专利35项（国际专利2项），实用新型专利31项，制定国家标准3项、电力行业标准2项。主要创新点如下： 创新点1：针对输电线路融冰电流差异大、换流器强电磁环境及散热困难等难题，发明并成功研制了12脉动电流源型、6脉动电流源型以及电压源型融冰装置，成为我国融冰装置的基本型式。实现了融冰电流50A-6000A无级调节，可同时用于10kV-500kV及更高电压等级输电线路导线、架空地线和光纤复合地线（OPGW）的融冰。创新点2：针对架空地线和光纤复合地线（OPGW）覆冰比导线更严重且无法融冰的难题，突破了覆冰期电网通信光纤无保护措施的技术瓶颈，发明了架空地线和OPGW融冰技术，发明了满足地线融冰需要的地线绝缘子和光纤接续装置，提出确保光纤安全的融冰电流和温度控制方法，发明了地线融冰状态监测装置，融冰时OPGW表面温度应控制在80℃以下，实现了架空地线、OPGW与导线同期融冰。创新点3：针对待融冰线路与融冰装置连接困难、原有隔离开关在已建变电站无法安装的难题，提出了隔离开关动、静触头采用不同的绝缘等级技术，发明并研发出融冰自动接线系列隔离开关，使得整个隔离开关占地减小50%，实现了融冰线路与融冰装置通过全电气操作自动连接和断开。创新点4：针对融冰装置功能验证的难题，揭示了融冰装置开路试验、零功率试验与直接接入融冰线路工况的等效机理，发明直流融冰装置等效试验方法，提出采用开路试验对融冰装置的直流电压耐受和控制能力进行检验，采用零功率试验对融冰装置直流电流耐受和控制能力进行检验的方法。基于以上创新，该项目研制了我国第一套电流源型融冰装置（2008年）和第一套电压源型融冰装置（2013年）。研制的融冰装置被列入2011年国家重点新产品推广目录，市场占有率超过80%。成果在南方电网和国家电网广泛应用。2009-2017年在我国电网110kV及以上线路实施融冰超过1000次（其中地线融冰超过200次）。项目新增销售额4.4亿元，新增利润1.01亿元、节支近20亿余元。该项目成果得到了国家科技部和电气工程领域韩英铎、雷清泉、程时杰、郑健超、沈国荣、孙才新、李立浧等院士的高度评价，整体技术水平国际领先。曾获第中国能源研究会能源创新一等奖、十八届中国专利奖优秀奖、第一届广东省专利金奖、贵州省科技成果转化一等奖和中国电工技术学会科学技术进步一等奖。客观评价1.相关部门正式作出的技术检测报告、验收意见、鉴定结论等产出该项成果的国家科技支撑计划重点项目顺利通过国家科技部组织的验收，国家自然基金项目顺利通过国家自然基金委员会的审核，相关成果通过了技术评价，得到了电气工程领域韩英铎、雷清泉、程时杰、郑健超、沈国荣、孙才新、李立浧等多位院士的高度评价，总体技术处于国际领先水平。1）国家科技支撑计划重点项目“电网抵御极端天气灾害关键技术及装置开发与应用”（项目编号：2009BAA23B00）验收意见2012年6月29日，国家科技部组织雷清泉院士、谢国恩设计大师等对该项目的验收意见为：提出了直流融冰装置主回路设计、过电压和绝缘配合、试验和调试方法，对设备规范、接入设计、装置制造、等效试验等进行了深入研究，建立了直流融冰技术集成体系。研制的融冰装置已在南方电网高压、超高压输电线路中获得了大规模应用。实践证明，融冰速度快、效果好，显著提高了电网抵御冰灾的能力。2）江苏省科技成果鉴定意见（苏信鉴字[2009]第028号）2009年10月24日，江苏省经济与信息化委员会组织专家对该项目的鉴定意见为：研发的直流融冰装置是世界上第一套输出直流电流超过4000A，且能够长时间、大角度(融冰方式5度-88度)运行的融冰装置。具有自主知识产权，填补了国内外空白，其整体技术性能处于国际领先水平。3）中国电力企业联合会科技成果鉴定意见（中电联鉴字[2013]第138号）2013年10月20日，中国电力企业联合会对该成果中“地线融冰自动接线装置”的评审意见为：该装置原理正确、结构合理，属于国内首创，具有国际领先水平。4）贵州省科技成果应用评价意见（黔科评字[2014]第05号）2014年6月14日，贵州省科技厅组织雷清泉院士、程时杰院士对该成果在贵州省应用情况的评价意见为：“形成了一套集成线路覆冰监测、预警、线路融冰、应急通信为一体的防冰、融冰技术体系，显著提高了电网抵御冰灾的能力。”5）国家高压电器质量监督检验中心对融冰装置用晶闸管阀性能检测报告（报告编号：090104G）2009年4月8日，融冰装置用晶闸管阀组在国家高压电器质量监督检验中心通过参考GB/T 20990.1-2007确定的大角度大电流长期运行试验，即“最大暂态运行负荷试验[触发角=90°，正向峰值触发电压≥14.6kV，试品电流≥3600A，运行时间2h]”。6）国家重点新产品证书（证书编号：2011TJC11002）该项目研制的“PCS-9590具有SVC功能的直流融冰装置”2011年获得了国家科学技术部、商务部、环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合颁发的《国家重点新产品证书》。7）技术发明点国内外查新情况（1）电流源型直流融冰技术及装置国内外查新情况（报告编号：2009-0393C3）2009年5月13日，国网信息通信公司查新报告结论为：交直流线路融冰技术及装置涉及查新点国内外未见文献报道。（2）导线融冰自动连接开关国内外查新情况（编号：J20160801139）2016年1月1日，国家科技部西南信息中心查新中心查新报告结论为：导线融冰自动连接开关涉及查新点国内外未见文献报道。（3）电压源型直流融冰技术及装置国内外查新情况（报告编号：2017-0332）2017年1月20日，中国科学院文献情报中心查新报告结论为：采用全桥MMC拓扑构造的直流融冰装置国内外未见文献报道。（4）地线融冰自动接线装置国内外查新情况（报告编号：201432B2504193）2014年6月5日，江苏省科技查新咨询中心查新报告结论为：地线融冰自动接线装置相关查新点国内外未见文献报道。2.国内外同行在重要学术刊物、学术专著、重要国际学术会议上公开发表的学术性评价意见等IEEE杂志评阅人认为该技术是“一种全面的、实用的防止输电线路因覆冰倒塌引起电网灾难性损失的好方法”。(I found the paper to be informative and comprehensive in addressingthe practice and practicality of using ice melting to avoid catastrophicfailures of transmission lines.The paper presents a good approach to de-icingand I congratulate you on your efforts.)2013年6月29日，国家能源局总工程师杨昆先生在“加强电网抗冰能力技术全国经验交流会”中评价：“我国的电网抗冰工作由原来的被动修复到现在的主动防御，取得了重大的进步。”3.该项成果的应用得到了社会普遍关注和新闻媒体的广泛报道1）2008年9月3日，人民网：南方电网直流融冰装置现场试验取得成功2）2008年10月10日，新华网：中国首套６万千瓦电网直流融冰装置在贵州试验成功3）2009年1月3日，中央电视台，新闻60分：南方电网加装融冰装置，导线自行“解冻”4）2011年1月5日央视新闻频道《新闻直播间》：南方电网投入使用自主研发的直流融冰装置，对贵州电网主干网进行大规模融冰5）2011年1月13日，中央电视台《新闻联播》：高科技监测融冰，南方电网经受住冰冻雨雪考验6）2013年7月1日，中国日报：解决世界性难题，南方电网大范围应用融冰技术7）2016年初“霸王级”寒潮期间，中央电视台和新华网该项成果的应用进行广泛报道2016年1月25日，中央电视台《共同关注》报道：“霸王级”寒潮致76地气温跌破极值，广东：输电线覆冰，电网启动直流融冰。2016年1月25日，新华网刊发《科技抗冰：你的温暧，别忘记它》。2016年1月27日，中央电视台“朝闻天下”播出《科技手段除冰保电网抗寒潮》、“新闻直播间”播出《输电线覆冰电网启动直流融冰》。8）2017年4月12日，中央电视台《新闻联播》报道了该项目成果在青海省的应用：降雪导致青海省多地输电线路覆冰严重，融冰工作紧张有序。4.制定融冰装置系列标准，获得国际同行高度评价，被国内外标准推荐制定我国3项直流融冰装置国家标准和2项电力行业标准，成为我国融冰装置产业发展的主要依据。在国际会议上介绍该成果，加拿大、英国、丹麦等国际同行多次来华进行技术交流并寻求合作。提出的融冰装置型式被我国电网设计标准《直流融冰系统设计技术规程（DL/T 5511-2016）》和CIGRE 438 “Systems forprediction and monitoring of ice shedding, anti-icing and de-icing for powerline conductors and ground wires(ISBN: 978-2-85873-126-8)”推荐。推广应用情况1．推广应用情况1）融冰装置该项目发明和研制的融冰装置2011年列入国家重点新产品推广目录，已在全国安装150多套，市场占有率超过80%，是我国电网设计标准《直流融冰系统设计技术规程（DL/T5511-2016）》的推荐方案。实际应用表明融冰装置成为电网抵御冰灾的主要技术手段。2）导线融冰自动连接开关该项目发明的导线融冰自动连接开关已经推广应用287套。实际应用表明导线融冰自动连接开关显著提高了融冰效率。3）地线融冰自动接线装置、融冰地线绝缘子该项目发明的导线融冰自动连接装置已经推广应用140套、融冰地线绝缘子2500只。实际应用表明该项技术的应用实现了导线与地线的同时融冰，确保了电网通讯光纤的安全。4）整体技术应用情况自2009年开始，贵州、云南、广东、广西等电网陆续应用了该发明的电流源型融冰装置、电压源型融冰装置、导线融冰自动连接开关、架空地线和光纤复合地线融冰技术、地线融冰自动接线装置、融冰装置等效试验技术。进而推广到四川、浙江、河南、青海、江西、福建、重庆、安徽等共计12个省（市），可对超过2100条经过易覆冰区的110kV及以上线路进行融冰。6）南方电网应用效果2009-2017年南方电网公司共计对110kV及以上电压等级输电线路实施融冰超过1000次，其中架空地线和光纤复合地线融冰超过200次。实际应用表明：电流源型融冰装置和电压源型融冰装置能够快速除去覆冰导线、架空地线和光纤复合地线上的覆冰。该项成果应用以后，南方电网基本没有再发生因覆冰停电或设备受损事件。7）其他电力公司应用情况四川省电力公司、浙江省电力公司、青海省电力公司、安徽省电力公司等应用了该项目的电流源型融冰装置，在2011年-2016年实施融冰200多次，确保了输电设备和电网的安全。
第二篇：南方电网35kV及以下架空电力线路抗冰加固技术导则
南方电网35kV及以下架空电力线路抗冰加固技术导则
前 言
根据南方电网公司抗灾保电总指挥部三号令和公司《关于成立提高电网抗灾保障能力领导小组和工作小组的通知》（南方电网办[2008]19号文）要求，为指导南方电网35kV及以下架空电力线路2008年抗冰加固工作，特编制本导则。
本导则与国家现行技术标准相衔接，针对南方电网2008年冰雪凝冻灾害造成35kV及以下架空电力线路损害情况，特别增加以下内容：
（1）明确了在非传统冰区范围内的2008年冰灾受损线路加固设计的覆冰气象条件要求。（2）规定了此次抗冰加固分级实施的要求。（3）补充了抗冰加固策略的要求。
本导则承研起草单位：广东韶关擎能设计有限公司。本导则主要起草人：井永辉、张琪、蔡冠中 本导则由南方电网公司农电管理部负责解释。
35kV及以下架空电力线路抗冰加固技术导则 范围
1.1本导则规定了35kV及以下架空线路抗冰加固技术原则。
1.2本导则适用于2008年初南方电网公司所属35kV及以下因冰灾受损的架空线路的抗冰加固工作。2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本导则的引用而成为本导则的条款。注日期的引用文件，随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本导则，然而，鼓励根据本导则达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
GB50061-97 66kV及以下架空电力线路设计规范 DL/T5220-2005 10kV及以下架空配电线路设计技术规程 SDGJ94-1992 重冰区架空送电线路设计技术规定 B/T4623-2006 环形预应力混凝土电杆 GB396-1994 环形钢筋混凝土电杆 3 名词术语
下列术语和定义适用于本导则。3.1 传统冰区
传统冰区为2008年以前当地气象资料中确定的覆冰地区，划分轻冰区、中冰区和重冰区。3.1.1 轻冰区
轻冰区为当地历史气象资料中冰厚为10mm以下的地区。3.1.2 中冰区
中冰区为当地历史气象资料中冰厚为10mm～20mm的地区。3.1.3 重冰区
重冰区为当地历史气象资料中冰厚为20mm及以上地区。3.2非传统冰区
非传统冰区指当地气象资料中非冰区，但2008年初雨雪凝冻灾害出现覆冰的地区。3.3 设计冰厚
设计冰厚为按设计规定要求选用的重现期年的冰厚。3.4 设计冰荷载
设计冰荷载为按设计规定要求选用的重现期年的冰荷载。3.5 微地形地段
微地形地段为有利于线路覆冰发展的局部地形，如： 1)高出当地凝冻高度的地区；
2)促使覆冰气流增速的垭口、风道地段；
3)迫使覆冰气流抬升，过冷却水滴增多的长缓坡地段； 4)使覆冰增长期加长的地段；
5)冬季水汽充足的河流、湖泊等潮湿地区；
6)形成局部沉积型覆冰小气候的封闭低洼的盆形地区。3.6分级加固
分级加固指根据冰灾对社会和经济影响范围而划分的35kV及以下架空线路的加固分级，共分三级，即：一级线路（线段）、二级线路（线段）和三级线路（线段）。加固分级不涉及、不调整电力客户分类。
3.6.1 一级线路（线段）
一级线路指对县城的重要负荷供电的线路，以及跨越标准轨矩铁路、高速公路和一级公路的线路跨越段。以下简称一级线路。
对同一重要负荷供电的双回路，选择一回按一级线路加固，另一回按二级线路加固，3.6.2 二级线路（线段）二级线路指对乡镇政府所在地供电的主干线，以及跨越二级公路的线路跨越段。以下简称二级线路。3.6.3 三级线路（线段）
三级线路（线段）指一、二级线路（线段）以外的配电线路。以下简称三级线路。3.7加固策略
加固策略指通过对线路（线段）的设备进行经济和技术比较分析，确定当发生超出设计冰厚的覆冰气象时，择优选用杆塔、导线和金具的强度配合的策略。加固策略可采取保杆保线、保杆弃线的策略。
3.7.1 保杆保线策略
保杆保线策略指发生超出设计冰厚的覆冰气象时，保杆不倒、线不断，导线可以落地的加固策略。保杆保线策略的杆塔和导线的安全系数相同，强度配合薄弱点在横担、金具，是本导则推荐采用的加固策略。3.7.2 保杆弃线策略
保杆弃线策略指发生超出设计冰厚的覆冰气象时，断线不倒杆的加固策略。保杆弃线策略为强度配合薄弱点设在横担、金具后，仍不能抵御覆冰时采取的策略。保杆弃线策略强度配合的强弱次序为：杆塔、导线、横担。保杆弃线策略为本导则次选的策略。3.8 大档距
大档距指10kV线路档距超过200m，35kV线路档距超过400m的档距。4 加固目标、原则及气象条件 4.1 加固目标
在遭遇类似2008年初南方雨雪凝冻灾害情况时，要求一级线路基本不受损；大幅减少二级线路和三级线路的倒杆及断线数量。4.2 加固原则
以避为主，以抗为辅，采取分段分策的加固原则，通过杆塔、导线和金具的强度配合，针对电网的重点线路、重要部位、薄弱环节，进行重点加固。4.3 覆冰气象条件
4.3.1 传统冰区设计气象条件按以下重现期确定： 35kV送电线路 15年 10kV及以下送电线路 10年
在传统冰区的轻冰区和中冰区，架空线路加固设计冰厚依据重现期覆冰厚度。
在传统冰区的重冰区，35kV架空线路加固设计冰厚可取20mm；在充分调查论证严格控制的基础上，一级线路重点线段的35kV架空线路加固设计冰厚可取25mm或30mm。在传统冰区的重冰区，10kV架空线路加固设计冰厚可取20mm。
4.3.2非传统冰区的设计冰厚，在调查的基础上可取5mm或10mm。对于一级线路35kV重点线段，在充分论证严格控制的基础上可取25mm或30mm。
4.3.3冰的密度应按0.9g/cm3；覆冰时的气温应采用-5℃。覆冰时的风速宜采用5-10m/s。5 导线 5.1 导线排列
冰区线路不宜采用非对称的导线排列。5.2导线的验算
5.2.1在验算覆冰条件下，导线弧垂最低点的最大张力不应超过其破断力的80％，导线悬挂点的最大张力不应超过其破断力的88％。
5.2.2 非传统冰区的线路，设计冰厚取5mm的线段按10mm覆冰校核；设计冰厚取10mm的线段按20mm覆冰校核。
5.2.3 有架空地线的35kV线路，其重点部位校验时，地线覆冰厚度应比导线加大5mm计算。5.2.4 35kV及以下架空线路应按传统冰区的覆冰厚度验算放线弧垂，用1.5倍的设计冰厚验算其对地距离，对地距离不够的应调整杆塔位或加高杆塔。5.2.5采取保杆弃线策略的线档，按设计冰厚进行验算。5.3 导线的防震
重冰区的35kV线路宜采用预绞丝防震。10kV线路的一般档不加防震措施，重冰区的10kV线路应降低其平均运行张力。
应降低大档距的平均运行张力，平均运行张力不超过破断力的16％。5.4 导线安全系数
导线安全系数根据加固策略确定。同一条线路的不同地段，应根据实际地形和不同的覆冰值取用不同的安全系数。6 杆塔与拉线 6.1杆塔
6.1.1用于加固的拔稍杆宜增加根部配筋和箍筋。用于加固的预应力杆混凝土强度不应低于C60，非预应力杆壁厚为30～35毫米时混凝土强度不低于C60，壁厚大于35毫米时，混凝土强度不低于C50。6.1.2用于中冰区和重冰区加固的电杆宜采用梢径为Ф190mm钢筋混凝土电杆。梢径为Ф190mm的12000mm及以上电杆可采用分段形式。
6.1.3运输困难地区应对运输费用和杆塔成本进行经济技术比较，经过比较后可选用钢管杆或自立塔。6.1.4大档距应设独立耐张段，优先选用三联杆型，有地线时应采用直线型三联杆或门型双杆。6.1.5位于重冰区的35kV线路耐张段长度宜控制在2km左右。位于重冰区的10 kV线路耐张段长度宜控制在1km左右。
6.1.6轻冰区、中冰区、重冰区过渡分界处的杆塔宜改用耐张型。6.1.7非耐张型10 kV变台杆应改为耐张型。
6.1.8杆塔施工时应保证电杆及拉盘的埋深复合设计要求，不能满足埋深要求时，必须采取加固措施。电杆基础土质较差的可增设卡盘。6.2拉线
6.2.1 35kV转角杆、T接和耐张杆的拉线应能平衡覆冰工况下导线对杆塔的最大作用力，安全系数不小于2。
6.2.2位于中冰区和重冰区的10kV架空线路，连续3～5基直线杆应设置一基耐张杆塔或加强型直线杆塔，或者增加四方拉线杆等。设置四方拉线的杆塔宜采用水平排列布线。非水平排列布线的杆塔四方拉线设置方式为：两根绝缘拉线顺线路方向置于杆顶，两根拉线垂直线路方向置于横担处。对连续上、下山地段，可适当增加上述措施。
6.2.3位于重冰区的10kV转角单杆应设置三根拉线，一根方向为转角平分线上（外侧），置于杆顶，另外两根拉线的方向为各自线路方向的反向侧，置于导线的横担处。置于杆顶的拉线宜为绝缘拉线。线路转角不超过30度的还需设置内分角拉线。
6.2.4 10kV分支线路第一基或第二基杆塔改为耐张型或增设四方拉线。
6.2.5 10kV直线杆的四方拉线规格不小于GJ-35;10kV转角、耐张杆导线在LGJ-50及以下的不小于GJ-50，导线在LGJ-70及以上的不小于GJ-70。大档距电杆的拉线应根据计算确定。7 横担与绝缘子 7.1 横担
7.1.1 横担强度按设计冰厚进行设计。横担强度根据加固策略确定与杆塔、导线的强度配合。7.1.2水平排列布线的横担长臂须加斜撑。
7.1.3二、三级10kV线路（线段）宜选用瓷横担或转动横担。选用瓷横担或转动横担时，应设计和验算，确保非覆冰工况时正常运行。对高差较大的档不宜选用。7.2 绝缘子
7.2.1 35kV线路的悬式绝缘子串，靠横担侧的第一片绝缘子宜采用大盘径绝缘子。7.2.2 重要跨越的35kV线路采用双悬垂串时，宜用V形或八字形串。
点击咨询 