滇东北地区电网覆冰变化分析

周仿荣，马仪，潘浩，方明，高振宇

（1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217；2.云南电网有限责任公司生产技术部，昆明 650051）

0 前言

云南省地处高海拔地区，区域内以山地为主，滇东、滇东北和滇西北地区冬季湿度大、气温低，容易形成电网覆冰，电网覆冰灾害问题较为突出[1]。输电线路覆冰后，载荷加大，弧垂过大，加上导线的脱冰跳跃等问题[2]，地线与同塔架设的导线极易发生短路放电事故，甚至发生导、地线断线、倒塔等事故，引发电网停电[3]。

自开始出现有记录的输电线路冰灾事故的1954 年至2014年，我国华南、华中大部分地区都曾发生过十分严重的输电线路覆冰事故。覆冰事故严重威胁了我国电网的安全运行，并造成了巨大的经济损失。

近年来，受全球气候变暖影响，极端天气和气候事件频繁出现，电网冰灾事故发生概率有所上升，且更容易出现极端覆冰气候，冰灾对电网安全的影响更加显著。

2018年1月31日至2月8日，云南省就遭受了新一轮大范围、高强度、长时间的低温雨雪冰冻灾害天气过程，低温雨雪凝冻天气对电网设备设施造成了较大的影响[4-5]，且近年来云南区域的冰情出现了一些新变化，开展针对本轮强覆冰的冰情变化分析，为今后云南电网防冰抗冰工作起到积极的作用。

1 云南省传统覆冰分布

1.1 云南易覆冰区域的气候特征及覆冰特点

影响云南省的冷空气分为三大路径，即：东北路径、西北路径和偏东路径。云南省的输电线路覆冰与冷空气的路径、强弱息息相关，故云南省覆冰主要集中在滇东、滇东北地区，其次是滇西北地区、滇中和滇东南地区。

云南省1971～2000年冰冻天气分布图如图1，可以看出云南省冰冻天气分布大致呈西北——东南向，基本沿高黎贡山、无量山、哀牢山等山脉为界。冰冻天数最多的是滇东北的镇雄和威信，年平均可达50～80天；其次是滇东北的昭通地区和滇西北地区，年平均为30～50天；滇东的曲靖市各县区、滇西北的维西、香格里拉、兰坪、剑川，年平均为10～30天；滇中地区、滇西北东南部地区和滇东南地区年平均为10天以下。

图1 云南省1971～2000年冰冻天气分布图

滇东及滇东北地区覆冰特点：本区独特的地理位置和地形特征形成了其鲜明的天气气候特征，主要表现在以下两个方面：一是冬春昆明静止锋常摆动于此，多低温阴雨，受复杂地形地貌影响，立体气候特征明显；二是复杂地形和特殊地理位置导致各种天气系统交替作用，降水的时间和空间分布极不均匀，各地差异明显。

滇东及滇东北地区属低纬度高海拔地区，相对高差大，地形复杂，立体气候特点突出，具有寒带、亚热带多种气候类型，气候垂直变化较水平变化更为显著。输电线路覆冰主要发生在冬半年，由于滇东及滇东北地区的水源条件较好且冷空气活动十分频繁，故云南全省的输电线路覆冰以该地区最为严重。输电线路覆冰与冬半年影响云贵高原的冷空气活动关系密切，该地区的覆冰类型以雨凇和混合淞居多。

滇西北地区覆冰特点：滇西北地区是云南省地势最高、地形地貌最复杂的地区。特殊地形地貌和复杂的气候影响，对滇西北地区独特气候类型的形成具有决定性作用。且江河纵横、湖泊众多、植被良好，为区域提供了良好的水汽条件，对区域内气候调节也有十分重要的作用，因而该地区雨淞、雾凇并不十分明显。相反，由于频繁的降雪和雨雪量较大，雪的湿度大、雨雪过程中气温有一定的波动等特点，这里导线的粘附湿雪非常严重。

滇中及滇东南覆冰特点：滇中和滇东南文山地区地处低纬高原地区，其中山区、半山区占比大，大部分地区为亚热带气候，虽然出现寒潮的次数不多，平均一年2～3次，但由于低纬高原冷空气活动少，防寒能力弱，一旦出现寒潮，损失较重，冬半年寒潮是其主要灾害性天气之一。

影响滇中和滇东南覆冰过程一般有两个路径，即偏北路径和偏东路径，偏北路径就是指切变位于四川东南部～滇东北等地，或切变位于湖南～贵州西部一线，或切变位于湖南～广西北部等这几种类型，影响最多的寒潮过程还是偏北路径[6]。

1.2 历史上云南省较大覆冰情况

云南省 1984、2008、2014、2016年覆冰相对较大，覆冰严重的年份是1984、2008，其中对输电线路造成严重破坏的是2008，而1984年由于输电线路建设较少，故对输电线路的影响较小。

1.2.1 1984年覆冰情况

1984年1月中下旬，我国出现了大范围的冰雪天气，对我国华东、中南、西南等地区造成了大量的冰害事故，是当时全国覆冰范围最广、覆冰量级最大、覆冰灾害最重的一次覆冰过程。滇东北地区输电线路受到严重覆冰灾害。

1月初开始出现频繁的低温阴雨天气，到1月下半月至2月上半月出现严重凝冻。1月下半月环流形势500 hPa乌拉尔山阻高和东亚横槽稳定少动，横槽内不断分裂出小槽引导冷空气南下，滇黔静止锋维持，凝冻天气从东向西伸展，滇东北地区出现严重凝冻天气，直到2月14日过程才结束。

1.2.2 2008年覆冰情况

2008年1月中旬～2月上旬，我国南方大范围遭遇了有气象纪录以来最严重的冰雪灾害天气，对我国西南、华中、华南、华东地区的电网运行造成了重大危害，造成大范围倒塔、断线和闪络事故，其中云南东北部、贵州、湖南等地受灾尤为严重。

2008年云南电网覆冰的特点：

1）覆冰的量级增加较大，覆冰厚度[7]为设计冰厚的1.5～3倍；

2）同一地段相同地形条件下覆冰随海拔增高而增大，迎风面、风口、山脊、分水岭等地形条件下覆冰明显加重；

3）雨凇及以雨凇为主的混合凇是造成输电线路覆冰灾害的主要原因[8]；

4）冰害范围广、覆冰强度大、冰冻持续时间长。

图2 220 kV大镇线149铁塔受损情况

1.2.3 2016年初覆冰情况

2016年1月22日～26日，云南受“霸王级”寒潮影响，全省范围出现大范围强降温降水、暴雪等极端灾害天气过程[9]（见图3），大部分地区最低温度降到0℃以下，滇中以南大部分地区最低温度降到3℃以下，且寒潮推进速度之快，为1961年以来1月同期最严重，在整个冬季位列历史第二位[10]。

图3 2016年1月22-26日云南最低气温变温分布图

且本次覆冰区域的广度超出了我们常规的认知，平时几乎不会覆冰的滇南和滇中南部都出现了覆冰，甚至在版纳部分地区都出现了覆冰。幸而覆冰期不长，才没有导致大面积的输电线路故障。

2016年覆冰现象主要表现在：一是时间方面，去冬今春降温天气影响主要集中在1月中下旬至2月底期间；二是空间方面，去冬今春降温天气影响范围较广，分别影响到云南省内滇东北、滇西北、滇中和滇南等13个地区，冷空气影响范围超出传统认识水平；三是强度方面，去冬今春降温幅度大、雨雪强度大，去冬今春全省范围均出现大范围强降温降水、暴雪等极端灾害天气过程，大部分地区最低温度降到0℃以下，造成公司110 kV及以上线路覆冰数量同比2014-2015初增加了57条；四是天气骤变方面，低温雨雪过程持续时间较短，影响范围较广，覆冰速度迅猛，天气回暖较快，极易引起线路非同期不均匀脱冰跳跃，且对冰情趋势预测和融冰安排造成较大影响[11]。

2 2018年云南省异常覆冰分析

2.1 2018年覆冰情况

去冬今春，我省大部气温呈正常略偏高、降水正常略偏少的气候特征，2月上旬，受强寒潮天气过程影响，滇东大部地区由前期的气温偏高转为异常偏低，出现持续长时间低温冰冻天气，滇中及以东地区平均气温偏低2-4℃，滇中至滇东大部分地区气温偏低4℃以上，出现严重的冻害[12]。

受强冷空气影响，2018年1月31日至2月8日，云南省中部及以东以南地区日最高气温累积下降8～13℃，局地达14～17℃（最大降幅为宣威19℃）（图4）。滇东北出现长时间、大范围强寒潮天气。滇西北中及以东地区日最高气温普遍低于4℃，日最低气温低于0℃。其中昆明2月2日至7日连续6天出现寒潮天气，2日10时至3日11时、5日03时至14时气温持续低于0℃，属于多年少见的长时间、强寒潮天气过程。8日滇中及以东以南区域冷空气减弱，气温明显回升，强寒潮天气过程结束。

伴随此次强寒潮天气，滇西北、滇中及以东以南地区普降小雨（雪），其中滇东北、滇中及滇东部地区等地出现降雪、冻雨。从降水量级看，此次过程降水量级虽小，但降水形态多以小雪或雨夹雪形式出现，特别是受寒潮天气影响最重的滇中及以东地区，降雪范围广且持续时间长（图5）。

图4 云南省2018年1月30日至2月7日最高气温变温分布

图5 云南省2018年1月31日08时至2月7日08时降水分布

综上所述，2018年1月31日至2月7日是2018年出现的最强寒潮天气过程，云南省气象局明确本轮低温雨雪冰冻灾害天气过程为1961年以来同期最低，全省平均气温为6.2℃，较常年偏低4.1℃，其中滇中及以东以南地区气温偏低8-9℃，有51个（县）市平均气温突破了历史同期最低值记录。本轮灾害天气过程具有影响范围广、凝冻程度大、持续时间长等特点。特别是滇东北、滇中及滇东地区，持续八天低温雨雪天气。滇西北、滇中及以东地区日最高气温普遍低于4℃，日最低气温低于0℃，对电力、交通造成较大的影响。是由于东亚大槽后部的西北冷空气源源不断的补充南下及地面冷锋的长时间盘踞。

2.2 2018年云南电网覆冰引起跳闸情况

2014年至2018年2月8日，云南电网各供电单位110 kV及以上线路因覆冰引起的跳闸次数共为283次，主要发生在2014年和2018年，特别是2018年初的强寒潮引起了126次的覆冰跳闸。

283次覆冰跳闸中，500 kV线路因覆冰引起的跳闸49次，占跳闸总数的17.3%；220 kV线路因覆冰引起的跳闸94次，占跳闸总数的33.2%；110 kV线路因覆冰引起的跳闸140次，占跳闸总数的49.5%。

图6 2014-2018年各电压等级输电线路覆冰跳闸变化情况

2.3 2018年初覆冰变化新特点

1）持续时间长。本轮低温雨雪凝冻天气持续时间较长，自1月31日开始，直到2月8日晚上才趋于尾声，持续时间共计9天，成为近10年来线路覆冰持续时间第二长（除2008年）的一轮寒潮。

2）空间范围广。本轮低温雨雪凝冻天气影响范围较广，除滇南地区之外的云南大部分地区出现了线路覆冰情况，同比去年昭通、曲靖、怒江地区增加了7个地区，同比2008年9个地区增加楚雄地区。

3）寒潮强度大。本轮低温雨雪凝冻天气影响程度大，云南省气象局明确本轮灾害天气过程为1961年以来同期最低，全省平均气温为6.2℃，较常年偏低4.1℃，其中滇中及以东以南地区气温偏低8-9℃，有51个（县）市平均气温突破了历史同期最低值记录。

4）影响面转移。历年覆冰受影响最大的是昭通地区和曲靖地区，而2018年初强寒潮长时间盘踞在滇中地区，造成滇中地区输电线路跳闸、受损较多。

3 结束语

针对2018年冰区分布出现的新情况，特别是在滇池、阳宗海、抚仙湖三大水体周边覆冰受损较严重，对本次覆冰较严重的微地形、微气象区进行更细化的识别，细化冰区分布图，以及对其他受影响较大的区域也进行冰区分布图相应的修编。

结合电网工程的建设和冰区情况，计划在昆明地区的500 kV七甸变、500 kV圭山变、500 kV白邑变，昭通地区的500 kV荣兴变、500 kV昭阳变，曲靖地区的500 kV龙海变等增设直流融冰装置，使覆冰线路具备融冰能力。

加强对新建大坝、水电站等周边区域覆冰情况的监测。

覆冰季节前对可能重覆冰线路开展特巡，及时消除缺陷，减少覆冰断线的故障。