輸電線防冰技術(shù)措施

甘明榮

（六盤(pán)水供電局，貴州 六盤(pán)水553537）

1 國(guó)內(nèi)外輸電線防冰技術(shù)

1.1 “避”冰技術(shù)

在選擇線路路徑時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)重冰區(qū)，沿起伏不大的地形走線;同時(shí)盡量避免橫跨埡口、風(fēng)道(線路與冬季主導(dǎo)風(fēng)向宜小于45°)和通過(guò)湖泊、水庫(kù)等容易覆冰的地帶;翻越山嶺時(shí)應(yīng)避免大檔距、大高差；沿山嶺通過(guò)時(shí)，宜沿背風(fēng)或向陽(yáng)面走線。

1.2 “抗”冰技術(shù)

提高電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量。在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段要進(jìn)行廣泛的調(diào)查研究，搞清楚電網(wǎng)經(jīng)過(guò)區(qū)域在歷史上出現(xiàn)過(guò)的覆冰災(zāi)害狀況，確定正確的抗御覆冰災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家電網(wǎng)公司2008年3月1日宣布，將調(diào)整電網(wǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以提高電網(wǎng)大范圍抗冰能力。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司公布的相關(guān)調(diào)整方案：35kV～330kV電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)由15年一遇提高到30年一遇，500kV電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)由30年一遇提高到5年一遇，750kV電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，正在建設(shè)的特高壓工程災(zāi)防標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇的要求。

1.2.1 提高重冰區(qū)線路覆冰設(shè)計(jì)厚度標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)DL/T509221999《110-500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，覆冰厚度在15mm及以下為輕冰區(qū)，15mm～20mm為中冰區(qū)，20mm及以上為重冰區(qū)。從2005年和2008年電網(wǎng)冰災(zāi)事故情況統(tǒng)計(jì)分析看，需對(duì)重冰區(qū)線路，提高覆冰設(shè)計(jì)厚度標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 加固中、重冰區(qū)線路抗冰強(qiáng)度

湖南、云南、貴州等地，采用抗冰加固方式，防輸電線路覆冰倒塔效果明顯。具體方式有：直改耐：采用直線改耐張的方式縮短耐張段長(zhǎng)度，一個(gè)耐張段不超過(guò)2km；桿改塔：把之前的水泥桿（門(mén)型桿、三聯(lián)桿）改成加強(qiáng)型鐵塔，以提高抗冰害能力；塔加固：酒杯型直線塔主要加強(qiáng)橫擔(dān)及曲臂部分構(gòu)件，干字型直線塔加強(qiáng)橫擔(dān)上、下平面主材和與其相連接的塔身隔面及塔身主材，加固鐵塔地線支架，按高于導(dǎo)線覆冰厚度5mm設(shè)計(jì)其機(jī)械強(qiáng)度；更換導(dǎo)地線：對(duì)老化銹蝕的導(dǎo)地線進(jìn)行更換，包括金具的更換等。

1.3 “防”冰技術(shù)

1.3.1 防覆冰導(dǎo)線

與傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線相比，新型防覆冰導(dǎo)線表面光滑，冰雪不易在表面堆積，可減少導(dǎo)線表面覆冰厚度。Z型導(dǎo)線，一般用于線路非常重要的短距離重冰區(qū)。比利時(shí)以及我國(guó)的湖南、云南等地，在重冰區(qū)使用Z型導(dǎo)線，由于Z型導(dǎo)線平滑的表面具有風(fēng)阻系數(shù)低，可以大大減少雪和霜的積聚，防冰雪覆蓋等特點(diǎn)，且具有更好的阻尼特性，能承受由大風(fēng)引起的振動(dòng)，在直徑相同的情況下能承載更高的電流。另一種新型導(dǎo)線是JRLX/T復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線(美國(guó)ACCC導(dǎo)線)。其芯線由碳纖維中心層和玻璃絲包覆制成的單根芯棒，以此替代常規(guī)鋼芯鋁絞線鋼芯，外層與鄰?fù)鈱愉X線股為梯形截面。這項(xiàng)用碳纖維材料開(kāi)發(fā)的新型導(dǎo)線具有耐高溫、大容量、低弧垂、低能耗、重量輕、壽命長(zhǎng)等顯著特點(diǎn)，是目前世界上唯一能替代傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線、鋁合金導(dǎo)線、鋁包鋼導(dǎo)線和殷鋼導(dǎo)線并投入商業(yè)運(yùn)行的產(chǎn)品。2007年7月，遠(yuǎn)東ACCC碳纖維復(fù)合導(dǎo)線已分別在南方電網(wǎng)公司深圳電力供電局和國(guó)家電網(wǎng)公司遼寧省電力公司的220kV線路上同時(shí)掛網(wǎng)運(yùn)行。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2007年正式投入運(yùn)行的JRLX/T架空線路已達(dá)30余條，總長(zhǎng)約1200km，產(chǎn)品已在福建、江蘇、浙江、湖北、遼寧、上海、天津等省、直轄市220kV及110kV電網(wǎng)掛網(wǎng)送電，運(yùn)行狀況良好。另外，河北、內(nèi)蒙古、安徽、山東、陜西、新疆等多個(gè)省、自治區(qū)JRLX/T復(fù)合芯軟鋁導(dǎo)線項(xiàng)目也即將開(kāi)工建設(shè)。

1.3.2 防冰(雪)環(huán)

由于撞擊到導(dǎo)線上的水滴或霧滴，在凍結(jié)釋放的潛熱還沒(méi)有全部散發(fā)的環(huán)境中，導(dǎo)線表面就會(huì)出現(xiàn)水膜，并且由水膜在導(dǎo)線上形成細(xì)小的“河流”，沿導(dǎo)線流動(dòng)。防冰(雪)環(huán)可截住由水滴或霧滴形成的“河流”，使之離開(kāi)導(dǎo)線。使用防冰(雪)環(huán)，其主要目的是為了使導(dǎo)線和地線上的覆冰分段脫落，從而避免導(dǎo)線和地線上覆冰同時(shí)脫落而發(fā)生舞動(dòng)，造成碰線事故發(fā)生。我國(guó)河南南陽(yáng)、云南昆明、貴州六盤(pán)水地區(qū)都研究應(yīng)用了類(lèi)似原理的防冰(雪)環(huán)，均有一定作用。

1.3.3 導(dǎo)地線和絕緣子防覆冰材料

通過(guò)涂刷在導(dǎo)地線或絕緣子的防覆冰材料，最大限度減少冰與設(shè)備表面間的結(jié)合力，使其易于脫落和除掉，若能借助其它方法，如風(fēng)力、振動(dòng)、熱源等，則會(huì)得到更好的防覆冰效果。目前，正在研究的方法有3種：

a.絕緣子表面涂刷電熱型涂覆材料。在涂覆材料的配方中加入一定的導(dǎo)電填料，涂覆層形成一種半導(dǎo)體材料，在微小泄漏電流作用下具有良好的電熱性能。當(dāng)涂刷了這種涂覆材料的絕緣子在線路上運(yùn)行時(shí)，絕緣子表面將會(huì)有泄漏電流流過(guò)涂層，涂層由泄漏電流產(chǎn)生的焦耳熱、場(chǎng)效應(yīng)發(fā)熱以及絕緣子本身的介質(zhì)損耗將會(huì)使絕緣子表面產(chǎn)生升溫，從而能在低溫環(huán)境下有效阻止冰在絕緣子表面的凍結(jié)。

b.絕緣子和導(dǎo)地線表面涂刷光熱型涂覆材料。光熱型涂覆材料是利用可吸收太陽(yáng)光能量的涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)防止覆冰。理想的涂層除了應(yīng)具備良好的光學(xué)選擇性外，還應(yīng)該滿(mǎn)足光學(xué)性能長(zhǎng)期穩(wěn)定、耐候性強(qiáng)、價(jià)格低廉和對(duì)環(huán)境無(wú)污染等條件。通過(guò)嚴(yán)格控制光的漫反射，提高該類(lèi)涂料對(duì)不同光譜的選擇性吸熱率。

c.絕緣子和導(dǎo)地線表面涂刷憎水型涂覆材料。憎水型涂覆材料的防冰作用是通過(guò)在輸電線路導(dǎo)(地)線或絕緣子表面涂刷具有憎水性能的涂料，降低冰與導(dǎo)(地)線或絕緣子表面的附著力，雖不能完全防止冰的形成和附著，但可使凍雨或雪等在凍結(jié)或粘結(jié)到導(dǎo)(地)線或絕緣子表面之前就可以在自然力，如風(fēng)或?qū)Ь€及絕緣子擺動(dòng)時(shí)力的作用下即能滑落，或者使冰或雪在導(dǎo)線或絕緣子的附著力明顯降低，同樣可以達(dá)到防止覆冰。

1.3.4 改變線路絕緣子串結(jié)構(gòu)形式防冰閃

根據(jù)冰災(zāi)情況統(tǒng)計(jì)表明，冰閃基本上發(fā)生在懸垂串上，未發(fā)現(xiàn)耐張串和V型串、倒V串絕緣子冰閃，說(shuō)明冰閃幾率與絕緣子串組裝型式密切相關(guān)。其原因是：(1)耐張串和V型串、倒V串上冰凌不容易橋接傘間間隙；(2)該串型本身自清洗效果好，串上積污量少；(3)融冰時(shí)該串型上難以形成對(duì)冰閃發(fā)生至關(guān)重要的貫通性水膜。對(duì)于覆冰中、重冰區(qū)線路絕緣子也可采用大小盤(pán)徑相間的插花串布置，雙聯(lián)串應(yīng)增大串間距，效果較好。

2 防冰技術(shù)措施及應(yīng)用

2.1 按照“避、抗、防、改”順序原則，結(jié)合各地具體情況和冰區(qū)分級(jí)以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)輸電線路進(jìn)行防覆冰綜合治理。

2.2 采用直流融冰技術(shù)，經(jīng)過(guò)08年冰雪災(zāi)害后，目前在貴州電網(wǎng)公司各家供電局已經(jīng)大量投入了的直流融冰裝置，這對(duì)輸電線路導(dǎo)線融冰起到積極作用。

2.3 在防線路覆冰的同時(shí)，應(yīng)綜合考慮防覆冰導(dǎo)線的舞動(dòng)和風(fēng)偏事故的發(fā)生。

2.4 對(duì)重冰區(qū)線路，應(yīng)加固塔材機(jī)械強(qiáng)度，重點(diǎn)是地線支架；在局部特別嚴(yán)重區(qū)段，采用防覆冰導(dǎo)線。

2.5 對(duì)中、重冰區(qū)線路，改變線路絕緣子串結(jié)構(gòu)形式，是防止覆冰和冰閃的有效措施。

2.6 對(duì)中冰區(qū)線路風(fēng)口地段的導(dǎo)地線上，宜安裝防冰(雪)環(huán)和防冰球。

2.7 開(kāi)展憎水型防覆冰材料及實(shí)施工藝的應(yīng)用研究。

2.8 防冰閃應(yīng)防止大量傘裙被覆冰所橋接，通過(guò)改善絕緣子串傘形結(jié)構(gòu)、布置方式，適當(dāng)增加絕緣子串長(zhǎng)度等手段，提高防冰閃能力。其主要措施有：采用“V”型或倒“V”型絕緣子串。試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：“V”型絕緣子串的覆冰和融冰閃絡(luò)電壓比垂直絕緣子串高20%以上。采用“7+1插花”方式，即在瓷或玻璃絕緣子串中布置少量大盤(pán)徑絕緣子，大小傘直徑差應(yīng)在100mm以上，使絕緣子串在覆冰過(guò)程中不容易形成橋接，這在一定程度上能夠提高防冰閃能力。

2.9 采用優(yōu)化傘型結(jié)構(gòu)的復(fù)合絕緣子。由于復(fù)合絕緣子表面材料的特殊性，可以延緩結(jié)冰時(shí)間；傘型結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，可以減少覆冰的橋接，從而提高防冰閃的能力，同時(shí)也可以大幅度提高防污閃的能力。

3 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)我國(guó)多年防冰雪工作積累的經(jīng)驗(yàn)，提出應(yīng)采取因地制宜的防冰技術(shù)原則，結(jié)合國(guó)內(nèi)外當(dāng)前的研究成果和防冰技術(shù)，對(duì)根據(jù)不同條件和環(huán)境采取防冰技術(shù)措施進(jìn)行了可行性分析，為制定有針對(duì)性的防冰技術(shù)措施、增強(qiáng)防冰效果提供參考。

[1]何曰毅.高輸電線路抗冰災(zāi)能力的探討[J].廣西電力，2008-08-30.