滇東北地區電網覆冰變化分析

周仿榮，馬儀，潘浩，方明，高振宇

（1.云南電網有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217；2.云南電網有限責任公司生產技術部，昆明 650051）

0 前言

云南省地處高海拔地區，區域內以山地為主，滇東、滇東北和滇西北地區冬季濕度大、氣溫低，容易形成電網覆冰，電網覆冰災害問題較為突出[1]。輸電線路覆冰后，載荷加大，弧垂過大，加上導線的脫冰跳躍等問題[2]，地線與同塔架設的導線極易發生短路放電事故，甚至發生導、地線斷線、倒塔等事故，引發電網停電[3]。

自開始出現有記錄的輸電線路冰災事故的1954 年至2014年，我國華南、華中大部分地區都曾發生過十分嚴重的輸電線路覆冰事故。覆冰事故嚴重威脅了我國電網的安全運行，并造成了巨大的經濟損失。

近年來，受全球氣候變暖影響，極端天氣和氣候事件頻繁出現，電網冰災事故發生概率有所上升，且更容易出現極端覆冰氣候，冰災對電網安全的影響更加顯著。

2018年1月31日至2月8日，云南省就遭受了新一輪大范圍、高強度、長時間的低溫雨雪冰凍災害天氣過程，低溫雨雪凝凍天氣對電網設備設施造成了較大的影響[4-5]，且近年來云南區域的冰情出現了一些新變化，開展針對本輪強覆冰的冰情變化分析，為今后云南電網防冰抗冰工作起到積極的作用。

1 云南省傳統覆冰分布

1.1 云南易覆冰區域的氣候特征及覆冰特點

影響云南省的冷空氣分為三大路徑，即：東北路徑、西北路徑和偏東路徑。云南省的輸電線路覆冰與冷空氣的路徑、強弱息息相關，故云南省覆冰主要集中在滇東、滇東北地區，其次是滇西北地區、滇中和滇東南地區。

云南省1971～2000年冰凍天氣分布圖如圖1，可以看出云南省冰凍天氣分布大致呈西北——東南向，基本沿高黎貢山、無量山、哀牢山等山脈為界。冰凍天數最多的是滇東北的鎮雄和威信，年平均可達50～80天；其次是滇東北的昭通地區和滇西北地區，年平均為30～50天；滇東的曲靖市各縣區、滇西北的維西、香格里拉、蘭坪、劍川，年平均為10～30天；滇中地區、滇西北東南部地區和滇東南地區年平均為10天以下。

圖1 云南省1971～2000年冰凍天氣分布圖

滇東及滇東北地區覆冰特點：本區獨特的地理位置和地形特征形成了其鮮明的天氣氣候特征，主要表現在以下兩個方面：一是冬春昆明靜止鋒常擺動于此，多低溫陰雨，受復雜地形地貌影響，立體氣候特征明顯；二是復雜地形和特殊地理位置導致各種天氣系統交替作用，降水的時間和空間分布極不均勻，各地差異明顯。

滇東及滇東北地區屬低緯度高海拔地區，相對高差大，地形復雜，立體氣候特點突出，具有寒帶、亞熱帶多種氣候類型，氣候垂直變化較水平變化更為顯著。輸電線路覆冰主要發生在冬半年，由于滇東及滇東北地區的水源條件較好且冷空氣活動十分頻繁，故云南全省的輸電線路覆冰以該地區最為嚴重。輸電線路覆冰與冬半年影響云貴高原的冷空氣活動關系密切，該地區的覆冰類型以雨凇和混合淞居多。

滇西北地區覆冰特點：滇西北地區是云南省地勢最高、地形地貌最復雜的地區。特殊地形地貌和復雜的氣候影響，對滇西北地區獨特氣候類型的形成具有決定性作用。且江河縱橫、湖泊眾多、植被良好，為區域提供了良好的水汽條件，對區域內氣候調節也有十分重要的作用，因而該地區雨淞、霧凇并不十分明顯。相反，由于頻繁的降雪和雨雪量較大，雪的濕度大、雨雪過程中氣溫有一定的波動等特點，這里導線的粘附濕雪非常嚴重。

滇中及滇東南覆冰特點：滇中和滇東南文山地區地處低緯高原地區，其中山區、半山區占比大，大部分地區為亞熱帶氣候，雖然出現寒潮的次數不多，平均一年2～3次，但由于低緯高原冷空氣活動少，防寒能力弱，一旦出現寒潮，損失較重，冬半年寒潮是其主要災害性天氣之一。

影響滇中和滇東南覆冰過程一般有兩個路徑，即偏北路徑和偏東路徑，偏北路徑就是指切變位于四川東南部～滇東北等地，或切變位于湖南～貴州西部一線，或切變位于湖南～廣西北部等這幾種類型，影響最多的寒潮過程還是偏北路徑[6]。

1.2 歷史上云南省較大覆冰情況

云南省 1984、2008、2014、2016年覆冰相對較大，覆冰嚴重的年份是1984、2008，其中對輸電線路造成嚴重破壞的是2008，而1984年由于輸電線路建設較少，故對輸電線路的影響較小。

1.2.1 1984年覆冰情況

1984年1月中下旬，我國出現了大范圍的冰雪天氣，對我國華東、中南、西南等地區造成了大量的冰害事故，是當時全國覆冰范圍最廣、覆冰量級最大、覆冰災害最重的一次覆冰過程。滇東北地區輸電線路受到嚴重覆冰災害。

1月初開始出現頻繁的低溫陰雨天氣，到1月下半月至2月上半月出現嚴重凝凍。1月下半月環流形勢500 hPa烏拉爾山阻高和東亞橫槽穩定少動，橫槽內不斷分裂出小槽引導冷空氣南下，滇黔靜止鋒維持，凝凍天氣從東向西伸展，滇東北地區出現嚴重凝凍天氣，直到2月14日過程才結束。

1.2.2 2008年覆冰情況

2008年1月中旬～2月上旬，我國南方大范圍遭遇了有氣象紀錄以來最嚴重的冰雪災害天氣，對我國西南、華中、華南、華東地區的電網運行造成了重大危害，造成大范圍倒塔、斷線和閃絡事故，其中云南東北部、貴州、湖南等地受災尤為嚴重。

2008年云南電網覆冰的特點：

1）覆冰的量級增加較大，覆冰厚度[7]為設計冰厚的1.5～3倍；

2）同一地段相同地形條件下覆冰隨海拔增高而增大，迎風面、風口、山脊、分水嶺等地形條件下覆冰明顯加重；

3）雨凇及以雨凇為主的混合凇是造成輸電線路覆冰災害的主要原因[8]；

4）冰害范圍廣、覆冰強度大、冰凍持續時間長。

圖2 220 kV大鎮線149鐵塔受損情況

1.2.3 2016年初覆冰情況

2016年1月22日～26日，云南受“霸王級”寒潮影響，全省范圍出現大范圍強降溫降水、暴雪等極端災害天氣過程[9]（見圖3），大部分地區最低溫度降到0℃以下，滇中以南大部分地區最低溫度降到3℃以下，且寒潮推進速度之快，為1961年以來1月同期最嚴重，在整個冬季位列歷史第二位[10]。

圖3 2016年1月22-26日云南最低氣溫變溫分布圖

且本次覆冰區域的廣度超出了我們常規的認知，平時幾乎不會覆冰的滇南和滇中南部都出現了覆冰，甚至在版納部分地區都出現了覆冰。幸而覆冰期不長，才沒有導致大面積的輸電線路故障。

2016年覆冰現象主要表現在：一是時間方面，去冬今春降溫天氣影響主要集中在1月中下旬至2月底期間；二是空間方面，去冬今春降溫天氣影響范圍較廣，分別影響到云南省內滇東北、滇西北、滇中和滇南等13個地區，冷空氣影響范圍超出傳統認識水平；三是強度方面，去冬今春降溫幅度大、雨雪強度大，去冬今春全省范圍均出現大范圍強降溫降水、暴雪等極端災害天氣過程，大部分地區最低溫度降到0℃以下，造成公司110 kV及以上線路覆冰數量同比2014-2015初增加了57條；四是天氣驟變方面，低溫雨雪過程持續時間較短，影響范圍較廣，覆冰速度迅猛，天氣回暖較快，極易引起線路非同期不均勻脫冰跳躍，且對冰情趨勢預測和融冰安排造成較大影響[11]。

2 2018年云南省異常覆冰分析

2.1 2018年覆冰情況

去冬今春，我省大部氣溫呈正常略偏高、降水正常略偏少的氣候特征，2月上旬，受強寒潮天氣過程影響，滇東大部地區由前期的氣溫偏高轉為異常偏低，出現持續長時間低溫冰凍天氣，滇中及以東地區平均氣溫偏低2-4℃，滇中至滇東大部分地區氣溫偏低4℃以上，出現嚴重的凍害[12]。

受強冷空氣影響，2018年1月31日至2月8日，云南省中部及以東以南地區日最高氣溫累積下降8～13℃，局地達14～17℃（最大降幅為宣威19℃）（圖4）。滇東北出現長時間、大范圍強寒潮天氣。滇西北中及以東地區日最高氣溫普遍低于4℃，日最低氣溫低于0℃。其中昆明2月2日至7日連續6天出現寒潮天氣，2日10時至3日11時、5日03時至14時氣溫持續低于0℃，屬于多年少見的長時間、強寒潮天氣過程。8日滇中及以東以南區域冷空氣減弱，氣溫明顯回升，強寒潮天氣過程結束。

伴隨此次強寒潮天氣，滇西北、滇中及以東以南地區普降小雨（雪），其中滇東北、滇中及滇東部地區等地出現降雪、凍雨。從降水量級看，此次過程降水量級雖小，但降水形態多以小雪或雨夾雪形式出現，特別是受寒潮天氣影響最重的滇中及以東地區，降雪范圍廣且持續時間長（圖5）。

圖4 云南省2018年1月30日至2月7日最高氣溫變溫分布

圖5 云南省2018年1月31日08時至2月7日08時降水分布

綜上所述，2018年1月31日至2月7日是2018年出現的最強寒潮天氣過程，云南省氣象局明確本輪低溫雨雪冰凍災害天氣過程為1961年以來同期最低，全省平均氣溫為6.2℃，較常年偏低4.1℃，其中滇中及以東以南地區氣溫偏低8-9℃，有51個（縣）市平均氣溫突破了歷史同期最低值記錄。本輪災害天氣過程具有影響范圍廣、凝凍程度大、持續時間長等特點。特別是滇東北、滇中及滇東地區，持續八天低溫雨雪天氣。滇西北、滇中及以東地區日最高氣溫普遍低于4℃，日最低氣溫低于0℃，對電力、交通造成較大的影響。是由于東亞大槽后部的西北冷空氣源源不斷的補充南下及地面冷鋒的長時間盤踞。

2.2 2018年云南電網覆冰引起跳閘情況

2014年至2018年2月8日，云南電網各供電單位110 kV及以上線路因覆冰引起的跳閘次數共為283次，主要發生在2014年和2018年，特別是2018年初的強寒潮引起了126次的覆冰跳閘。

283次覆冰跳閘中，500 kV線路因覆冰引起的跳閘49次，占跳閘總數的17.3%；220 kV線路因覆冰引起的跳閘94次，占跳閘總數的33.2%；110 kV線路因覆冰引起的跳閘140次，占跳閘總數的49.5%。

圖6 2014-2018年各電壓等級輸電線路覆冰跳閘變化情況

2.3 2018年初覆冰變化新特點

1）持續時間長。本輪低溫雨雪凝凍天氣持續時間較長，自1月31日開始，直到2月8日晚上才趨于尾聲，持續時間共計9天，成為近10年來線路覆冰持續時間第二長（除2008年）的一輪寒潮。

2）空間范圍廣。本輪低溫雨雪凝凍天氣影響范圍較廣，除滇南地區之外的云南大部分地區出現了線路覆冰情況，同比去年昭通、曲靖、怒江地區增加了7個地區，同比2008年9個地區增加楚雄地區。

3）寒潮強度大。本輪低溫雨雪凝凍天氣影響程度大，云南省氣象局明確本輪災害天氣過程為1961年以來同期最低，全省平均氣溫為6.2℃，較常年偏低4.1℃，其中滇中及以東以南地區氣溫偏低8-9℃，有51個（縣）市平均氣溫突破了歷史同期最低值記錄。

4）影響面轉移。歷年覆冰受影響最大的是昭通地區和曲靖地區，而2018年初強寒潮長時間盤踞在滇中地區，造成滇中地區輸電線路跳閘、受損較多。

3 結束語

針對2018年冰區分布出現的新情況，特別是在滇池、陽宗海、撫仙湖三大水體周邊覆冰受損較嚴重，對本次覆冰較嚴重的微地形、微氣象區進行更細化的識別，細化冰區分布圖，以及對其他受影響較大的區域也進行冰區分布圖相應的修編。

結合電網工程的建設和冰區情況，計劃在昆明地區的500 kV七甸變、500 kV圭山變、500 kV白邑變，昭通地區的500 kV榮興變、500 kV昭陽變，曲靖地區的500 kV龍海變等增設直流融冰裝置，使覆冰線路具備融冰能力。

加強對新建大壩、水電站等周邊區域覆冰情況的監測。

覆冰季節前對可能重覆冰線路開展特巡，及時消除缺陷，減少覆冰斷線的故障。