對輸電線路冰凍災害及預防的探討

　　 摘 要：文章論述了輸電線路覆冰形成的原因以及覆冰對電網的危害，提出了預防架空電力線路冰凍災害的措施。同時對新建的架空電力線路和已有電力線路的預防冰災和處理手段進行了深入的探討。
　　 關鍵詞：輸電線路 覆冰 預防 處理
　　 中圖分類號：F407.6 文獻標識碼：A
　　 文章編號：1004-4914（2011）12-295-01
　　
　　 我國是發生輸電線路覆冰事故較多的國家之一，覆冰事故是冰災的主要形式，己嚴重威脅到我國電力系統的安全運行，并造成了巨大的經濟損失。因此，對我國輸電線路覆冰地區進行氣象觀測和對覆冰事故進行分析研究是非常必要的。
　　 一、輸電線路覆冰的形成
　　 輸電線路覆冰的形成一般是在嚴冬或初春季節，當氣溫下降至-5℃～0℃，風速為3～15m/s時，如遇大霧或雨夾雪，首先將在輸電線路上形成雨淞，這時如果氣溫再升高，雨淞則開始融化，如天氣繼續轉晴，則覆冰過程就停止；這時如果天氣驟然變冷，出現雨雪天氣，凍雨和雪則在粘結強度較高的雨淞面上迅速增長，形成較厚的冰層。
　　 如溫度繼續下降4℃～8℃，原有冰層外則積覆霧淞。在這樣一個過程中，出現多次晴冷變化天氣，短暫的融化加強了冰的密度，如此往復發展將形成霧淞和雨淞交替重疊的混合凍結物，即混合淞。影響覆冰的因素當具備了形成覆冰的溫度和水汽條件后，風對輸電線路覆冰起著重要的作用。它可將大量的過冷卻水滴不斷地輸向線路，與輸電線路碰撞而被截獲并逐步增大形成覆冰現象。一般來說，我國東西走向的輸電線路覆冰，普遍較南北走向的輸電線路覆冰嚴重，因此在重冰區線路走線時，盡量避免呈東西走向。輸電線路懸掛高度越高，覆冰越嚴重，因為空氣中的液水含量隨高度的增加而升高，有利于覆冰的形成。另外，輸電線路越粗覆冰也越嚴重。
　　 二、輸電線路覆冰的危害
　　 1.線路超重過載事故。當輸電線路覆冰積累到一定體積和重量之后，輸電線路的重量倍增，弧垂增大，輸電線路對地間距減小，從而導致閃絡事故的發生。同時，在風的作用下，兩根輸電線路或輸電線路與地之間可能相碰，會造成短路跳閘、燒傷甚至燒斷輸電線路的事故。如果覆冰的重量進一步增大，則可能超過輸電線路、金具、絕緣子及桿塔的機械強度，使輸電線路從壓接管內抽出，或外層鋁股全斷、鋼芯抽出；當輸電線路覆冰超過桿塔的額定承載限度時，可能導致桿塔基礎下沉、傾斜或爆裂，桿塔折斷甚至倒塌。
　　 2.相鄰檔不均勻覆冰或不同期脫冰造成的事故。輸電線路相鄰檔不均勻覆冰或不同期脫冰都會產生張力差，使輸電線路在線夾內滑動，嚴重時輸電線路外層鋁股在線夾出口處全部斷裂、鋼芯抽動，造成線夾另一側的鋁股擁擠在線夾附近。相鄰檔張力的不同，還會導致直線桿塔承受張力的能力變差，懸垂絕緣子串偏移很大，碰撞橫擔，造成絕緣子損壞或破裂；也可使橫擔轉動，輸電線路碰撞拉線，燒傷或燒斷拉線，桿塔在失去拉線的支持后倒塌。不同期脫冰使橫擔折斷或向上翹起，地線支架破壞，因覆冰不均勻使橫擔扭轉。
　　 3.絕緣子串覆冰造成頻繁冰閃事故。冰閃是污閃的一種特殊形式，絕緣子在嚴重覆冰的情況下，大量傘形冰凌橋接，絕緣強度降低，泄漏距離縮短。融冰過程中，冰體或者冰晶體表面水膜很快溶解污穢中的電解質，提高了融冰水或冰面水膜的導電率，引起絕緣子串電壓分布及單片絕緣子表面電壓分布的畸變，從而降低了覆冰絕緣子串的閃絡電壓。融冰時期通常伴有的大霧，使大氣中的污穢微粒進一步增加融化冰水的導電率，形成冰閃。
　　 三、新建架空電力線路防冰凍災害的策略
　　 架空電力線路的設計施工部門要與當地的氣象部門加強互動聯絡，從氣象部門獲取本地區的歷年氣象記錄，特別是冰凍災害的記載，從掌握的資料中找出冰凍災害產生的性質、發生時間、區域分布、持續時間等，據此進行有目的的預防和前期設計與維護。在已經掌握的氣象資料的基礎上，合理地進行冰凍災害區域的劃分，選擇不同的線路施工設計進行冰凍災害高發區的架空電力線路的施工，在保證線路安全運行的同時，減少鋪設電力線路的成本。
　　 1.冰凍災害區域的劃分及取值。由于架空電力線路經過區域的復雜性，局部氣候和地形就能夠對其產生較大的影響。另外，由于沿線冰凍災害狀況之間有差異，因此不能只是通過一個固定冰厚設計值來予以防護。為了更好地實現線路的全面防護和重點地段的安全，要在已有氣象資料的前提下，結合線路經過的區域及其地形特點，進行科學全面地分析，從而合理地確定冰厚設計值。
　　 2.架空電力線路鋪設路徑的選擇。選擇架空電力線路鋪設路徑時要盡量避開冰凍災害嚴重的地段，在施工的時候要盡量做到最大限度避免在地形起伏較大區域鋪設架空線路；架空線路要避免通過風道、湖泊等容易產生冰凍災害的地帶；架空線路翻越山區時，要減少大檔距、高落差情況的出現；減小架空線路的轉角度。
　　 3.架空電力線路抗冰凍災害的設計原則。如果架空電力線路沒有辦法避開冰凍災害多發地段，在這種情況下應采取抗冰設計。設計的冰厚值在20毫米及更大時要根據重冰凍架空電力線路設計規定的要求進行設計，冰厚值在15毫米的設計可按照上述規定進行設計，但是不能采用放松電線的應力的方法預防與處理架空電力線路冰凍災害的方式進行。一方面要提高線路的抗冰凍能力，另一方面要防止線間故障的發生。對于已經設計了抗冰凍能力的架空電力線路，由于冰凍區域的劃分可能存在一定的差距，為了保證線路運行的安全性能，最好要進行融冰措施的確定，以更好地維護和管理冰凍區的電力線路。為了更好地進行特殊時期的架空線路的融冰，要在規劃設計之時就充分地考慮到電廠、變電站設備的融冰電源燈裝置的安裝和運行。
　　 四、已有架空電力線路預防冰凍災害的措施
　　 1.改造已運行的架空線路。對處于海拔較高的地段以及處于峽谷口、風道等位置的架空線路，要進行合理的改道施工。對于重冰地段的架空線路要按照新的抗冰凍災害要求進行全面的改造，以提高預防冰凍災害的能力。
　　 2.對無明顯微氣候地區要實行融冰措施預防冰凍災害。筆者多年的維護管理經驗表明，要想在沒有明顯微氣候或者地形變化的地區預防冰凍災害采用融冰措施是有效的方法。在進行融冰操作的時候要中斷供電線路，而且融冰需要大量的電能，操作起來比較繁瑣。因此，各地在實際運行中很少使用這一方法。短路融冰是一種常用的融冰方法，在治理冰凍災害的工作中，應滿足短路融冰所需條件，發電廠和變電站等要提供線路短路融冰的電源，線路上要確定好短路的位置，要根據監測點提供的信息，進行短路融冰的設計等。對于融冰電壓的選取，一般情況下可以選擇發電廠的標準電壓，需要在某一特定的融冰電壓開展工作時，可以把兩臺變壓器進行串聯工作，以取得更好的短路電壓融冰效果。
　　 五、結語
　　 輸電線路的覆冰影響電力系統的安全可靠運行。在技術經濟合理情況下，設計上凡能避開重冰區的應避開重冰區，不能避開的，可在設計上采用降低結冰的設計方法或采用重型抗冰塔來抗冰。防治覆冰事故的發生，關鍵是準確把握輸電線路所經地區氣象資料、微氣候及微地形，從而在設計、施工和運行維護上采取針對措施。要加強對架空線路冰凍災害的預防和設計，以保證架空電力線路的安全運行。
　　
　　 參考文獻：
　　 1.陳斌，鄭德庫.架空送電線路導線孤冰破壞問題分析[J].吉林電力，2