淺議廣西北部輸電線路覆冰優化設計

摘 要：2008年廣西冰凍災害對輸電線路的破壞仍讓人記憶猶新，隨著中國南方電網公司推廣標準設計及典型造價，對于廣西北部輸電線路工程也提出覆冰優化設計的要求，文章結合案例，分析廣西北部輸電線路設計存在的一些問題，并結合工程實際提了相應的優化方案。

關鍵詞：輸電線路；覆冰；優化設計

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）29-0010-02

1 廣西輸電線路典覆冰存在問題

2008年初廣西遭受了歷史罕見的低溫雨雪冰凍災害，桂林、柳州、賀州、百色、河池等5個網區的電力設施遭到嚴重破壞。為了避免廣西電網再次遭受低溫冰凍災害的破壞，廣西區氣候中心開展廣西架空輸電線路覆冰氣象條件區劃研究，以摸清廣西輸電線路覆冰的強度和分布范圍，保證廣西輸電線路安全可靠運行，為廣西電網的建設保駕護航。該研究項目分析了廣西架空輸電線路覆冰的特點、形成冰凍的氣候特征、線路覆冰與氣象條件的關系，建立了線路覆冰與氣象要素的理論模型，繪制了輸電線路覆冰氣象條件區劃圖，提出了輸電線路抵御冰凍災害的措施。

2013年1月3日起廣西出現了連續降溫和降雨天氣，日平均氣溫下降1～3 ℃。1月4日，在廣西北部地區，如桂林、賀州、柳州、河池、來賓等市出現了年最低氣溫，降溫幅度也達到年度最大；其中桂林市的最低氣溫僅為1.2 ℃，而位于桂林地區的融水、三江、資源、全州等縣已經出現了道路結冰情況，部分縣市道路已經實施道路交通管制，而三江、靈川、金秀、灌陽、全州、興安、資源等地區已經發布道路結冰黃色預警信號。伴隨著連續降溫，1月5日廣西北部和西部地區出現冰凍情況，并出現線路覆冰情況。運行中的廣西電網輸電線路覆冰裝置監測系統，已經監測到桂林、百色共有4條110 kV線路出現覆冰情況，線路覆冰厚度1～8 mm之間，同日廣西電網公司啟動冰凍災害應急預案Ⅳ級應急響應，并召開冰凍災害應急會議，部署相應的除冰工作計劃。廣西電網公司所屬各供電局及供電公司上下緊密配合，災害預警部署措施得力，沒有發生覆冰情況導致的電網故障及事故。隨著氣溫逐漸回升和穩定，廣西電網公司于1月10日解除預警。

2 輸電線路覆冰形式及工作要求

自從2008年廣西電網公司以及貴州電網公司轄區內發生嚴重覆冰導致的電網事故后，中國南方電網公司發出緊急通知，要求各有關單位做區域電網以及跨區域電網輸電線路的防覆冰、防強風倒塔工程方案優化設計工作，避免發生類似的電網停運事故，保障人民群眾的生活需要和財產安全。對此，廣西電網公司針對區域內的氣候及水文情況，進一步明確了設計原則，落實設計以及施工方案，為線路覆冰以及融冰進行專項設計及技術改造，防止區域范圍內的輸電線路發生覆冰倒塔事故。

中國南方電網公司組織召開了輸電線路防覆冰倒塔的專題設計聯絡會議，組織有關的設計院及研究院，專門針對冰災現象和覆冰倒塔事故進行原因分析，并對事故原因進行設計標準的研究和重新定義。原先中國南方電網公司主要實行的是國家標準，并沒有專門針對南方凍雨天氣的專項防治輸電線路覆冰倒塔事故的設計標準。在此次會議上，中國南方電網公司在電網受損原因調研分析的基礎上，進行了提高規劃設計標準的專題研究，并取得了一致意見。

會議要求在中國南方電網有限責任公司下屬范圍內的五個省網公司，在進行標準設計和典型造價推廣的同時，要充分考慮省網公司區域范圍內的氣候條件，特別是針對凍雨和覆冰情況，必須進行優化設計，采用監控和除冰相結合的方式，對線路覆冰情況進行及時的跟進和處理，盡量規避線路覆冰對電網運行造成的負面影響。具體工作措施布置如下：①中標承擔中國南方電網有限責任公司下屬范圍內的五個省網公司輸電線路標準設計的各設計院和設計公司，除按原定的設計模塊要求進行標準化設計外，還要按照原承擔線路設計區域和設計階段開展輸電線路防覆冰、防強風倒塔工程模塊設計方案的設計優化工作。按照誰設計誰優化的原則進行防覆冰的針對性專項措施方案，明確監控設置以及設防標準，列入標準化設計的模塊要求。相應的專項費用按專項計劃列具。如果在氣象報告顯示有線路覆冰區域的模塊設計中如果未能體現專項針對性措施，或者是已經完成設計及施工的模塊，則按照針對防覆冰情況的專項可行性進行區域專題研究，呈送省網公司并報中國南方電網有限責任公司。②超高壓公司以及承擔跨網區電網輸電線路運行維護的省公司，要根據歷年冰災影響情況，組織設計、可研及施工單位，按照電網覆冰災害技術研究的要求，對目前跨區域的輸變電線路建設工程進行校核及優化。校核及優化原則原則按照標準化設計確認的原則、措施及建議的要求來進行。500 kV及以上的超高壓輸電線路則可以進行專項的線路防覆冰、防強風倒塔工程優化設計優化方案研究，并由超高壓公司組織專家組進行專項評審報中國南方電網有限責任公司批復實施。③對于目前已經處于初步設計階段的輸變電工程項目，無論初步設計審查是否已經進行或者完成，只要未獲得初步設計方案批復，則一律增加防覆冰設計方案要求。原則上按照標準化設計中的防覆冰設計要求的原則、措施及建議和參考新頒發的國家設計標準的有關要求，進行設計優化和差異化設計。特別是廣西桂林地區和貴州黔東南地區的電網，參與設計的相關設計院要明確提出線路防覆冰、防強風倒塔的工程設計專項優化方案。未提交相應專項方案的初步設計，省網公司不予審批批復。④對于已經取得初步設計批復，目前正在進行施工圖設計和施工建設的輸變電工程項目，則由承擔該輸變電工程項目的省網公司根據歷年冰災的影響情況，另外組織設計以及咨詢單位，對該輸電線路工程進行覆冰情況優化校核，并提出線路防覆冰、防強風倒塔等工程施工優化方案。優化原則參照標準化設計要求，或者按照電網覆冰災害技術研究會議提出的原則、措施及建設和新頒發的設計標準的相關要求進行實施。

3 輸變電線路覆冰危害及優化設計處置方案

2008年初，廣西北部受北方強冷空氣和西南暖濕氣流共同作用的影響出現大面積持續低溫、降雪和凍雨等災害性天氣。廣西電網公司下屬桂林網區出現嚴重覆冰、倒塔線路，架空輸電線路一度陷入停運狀態，電網安全運行遭受嚴重威脅。輸電線路覆冰是一種由于連續低溫降雪和凍雨引起的氣候災害現象，可以直接引起輸電架空線路的導線舞動、輸電桿塔傾斜、倒塌、斷線及絕緣子閃絡等電網線路故障問題。長期以來，如何避免由于線路覆冰導致的電網運行事故已經成為電網安全運行的重點。而要減少或者減輕輸變電線路覆冰帶來的危害，必須采取相應的優化設計及處置措施如下：

①新建變電站及新建架空線路路徑選擇必須充分考慮當地的氣候情況。在最新的標準化設計要求中，線路路徑選擇及設計之前，必須進行相應的水文氣象資料的搜集并形成相應的水文氣象報告，水文氣象報告的內容除了五十年一遇洪水位等涉及線路塔基的內容外，更要包含線路路徑選擇范圍內的年降雨、降雪、氣溫、風速、冰雪情況等特殊氣候情況。在進行輸電線路路徑及走廊選擇時，除考慮耕地及林地占用情況外，要更好地基于水文氣象報告的要求，充分理解和掌握該地區的惡劣氣候情況，仔細研究輸電線路的微氣候和微地形，盡量避開地形的重冰區，比如風口、順坡等特殊地形。

②如果輸電線路路徑選擇遇到實在無法避開重冰區域的情況時，應當采用標準化設計中的抗冰設計。按照電網覆冰災害技術研究會議提出的原則、措施及建設和新頒發的設計標準的相關要求，抗冰設計主要針對無法規避的區域覆冰情況，采用增加爬電距離、改善絕緣子傘裙結構，在絕緣子表面涂憎水涂料等方式，用以加強輸電線路的抗冰害能力，防止其發生覆冰及倒塔情況。而在施工以及線路維護建議設計時，應視具體情況區別對待，建議對桿塔橫擔和絕緣子進行清掃，并且采用線路融冰裝置設置，這些都是在運行中可以緩解覆冰情況的有效管理方法。這些運行維護方法必須在設計階段就進行優化要求和運用配置，這樣才能達到最優的電網運行管理效果。

③針對覆冰嚴重以及線路覆冰災害嚴重區域，采用在線監控的方式，加強巡線管理和融冰除冰技術應用。比如廣西北部地區由于地理位置的關系，屬于覆冰嚴重以及線路覆冰災害嚴重區域，容易受降溫降雪凝凍惡劣天氣影響。根據歷年冰災影響平況報告，區域內多次出現因冰災跨區電網出現線路受損故障停運，倒塔、損壞等情況。而線路倒塔后恢復重建困難，恢復時間長，常常引起大面積停電事故。經過廣西電網公司組織專家對該區域進行專項方案研究及設計，建議需要對區域內的線路進行覆冰監測，采用遠程遙感技術，通過對導線、絕緣子、桿塔覆冰狀況進行在線監測，及時掌握輸變電線路的覆冰發生發展情況。進而才能采取有效的應對技術措施，比如融冰、除冰等，以防止輸電線路出現斷線、倒桿塔等事故發生。廣西電網公司引入了輸電線路災害預警系統，在線監測裝置能明確指出線路覆冰的發生發展的過程和嚴重情況，能在嚴重的冰雪氣象環境中可靠運行，為輸變電設施冰災預防、處理和恢復提供了有力保障。

④除對輸電網進行全程監控預警并及時進行除冰外，還可以在進行輸電線路桿塔設計時進行相應防止覆冰的結構優化設計。比如在進行桿塔設計時，應充分考慮由于覆冰形成的外加荷載。對于廣西北部桂林地區經常發生嚴重覆冰的情況，應架設耐覆冰式的線路，這種線路的桿塔比一般的桿塔機械強度大，檔距較短，導線的張力較小。為了避免碰線，這種塔型的導線應采用水平布線的排列布置方法，并適當的加大導線和避雷線之間的距離。在選擇線路路徑時，要特別注意避開峽谷、山巔等冷熱空氣交匯的區域。

4 結 語

總而言之，輸變電網的安全運行是經濟發展的重要支撐。電力設計工作者除了采取各種技術措施和管理措施外，還需要根據地區氣候條件對輸電線路設計進行防覆冰的優化考慮，只有采用有效的防覆冰技術措施，提高輸電線路供電可靠性，才能改善供電質量，在經濟建設中發揮重大意義。

參考文獻：

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