淺談輸配電工程中線路防凍措施

摘要：在嚴寒的冬季，輸配電工程中的線路防凍問題顯得十分嚴峻。由于電力線路故障造成的大面積停電會嚴重影響人們的生產(chǎn)、生活，因此，如何有效進行輸配電工程線路防凍是眾多專家學(xué)者研究的目標(biāo)。本文介紹了覆冰產(chǎn)生的原因及危害，在此基礎(chǔ)上，提出了輸配電線路防冰及除冰措施。

關(guān)鍵詞：輸配電工程；覆冰；防凍；除冰

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，對于電力的需求也是與日俱增。無論工作、生活，一旦離開了電，均無法正常開展。因此，輸配電工程也顯得格外重要，它是人們正常生活的保障。然而，一旦出現(xiàn)雨雪、冰凍等極端天氣，則很有可能影響電力的正常輸送。對于2008年發(fā)生在南方的大面積冰凍仍然讓我們記憶猶新，極端惡劣的天氣造成南方電網(wǎng)嚴重破壞，陸續(xù)發(fā)生了線路跳閘、電塔倒塌，電路斷線等事故，對人們的正常生產(chǎn)、生活造成了重要影響，產(chǎn)生了較為嚴重的后果，也正因為如此，對輸配電工程中線路保護的重要性也逐漸被人們所認識。本文主要針對輸配電工程中的線路防凍問題，分析了線路冰凍發(fā)生的原因及危害，提出了相應(yīng)的防凍措施，為電網(wǎng)在惡劣天氣下保持正常運行提供了參考依據(jù)。

1 線路冰凍原因

當(dāng)出現(xiàn)雨雪、冰雹等強對流天氣，氣溫驟降。此時，積聚在導(dǎo)線表面的水分因凍結(jié)而固化成冰或霜的現(xiàn)象稱為導(dǎo)線覆冰。這是一個多學(xué)科耦合造成的物理現(xiàn)象，受眾多因素的影響，因而其產(chǎn)生存在著隨機性。通過長期研究發(fā)現(xiàn)，若電網(wǎng)線路出現(xiàn)覆冰現(xiàn)象，有三個必要條件：一是大氣中必須有足夠的過冷卻水滴，所謂過冷卻水滴指的是溫度、壓力在理論上達到冰點卻還未結(jié)冰。這由當(dāng)時所處的氣象條件密切相關(guān)。二是過冷卻水滴需被捕獲，這由捕獲過冷卻水滴的覆冰物體自身的流體力學(xué)特征所決定。三是過冷卻水滴在被捕獲時或是在離開覆冰物體之前必須結(jié)凍，這由覆冰物體表面的熱力學(xué)平衡決定。由此也證明了覆冰現(xiàn)象的產(chǎn)生是多種因素共同作用的結(jié)果。

2 覆冰的危害

在電力線路設(shè)計時，會根據(jù)《l10kV～500kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》給出設(shè)計覆冰值，而如果覆冰的厚度遠遠超過這一設(shè)計值，則很有可能造成線路損壞。在我國南方，根據(jù)歷史資料及以往經(jīng)驗，覆冰值一般取為15mm，僅在個別路段取為20mm。而在設(shè)計覆冰值時，桿塔上覆冰時不均勻的縱向張力并不予以考慮。然而，實際情況是隨著海拔升高，電力線路出現(xiàn)連續(xù)上下山時，則會造成桿塔兩側(cè)的覆冰出現(xiàn)不均勻。

當(dāng)發(fā)生覆冰現(xiàn)象時，主要原因是覆冰的厚度超過了線路設(shè)計的抗冰凍厚度，此時由于線路承受的符合過高，容易造成電路斷線、桿塔折損、金具損壞等重大事故，同時也可能引起弧垂增大，影響導(dǎo)線的正常工作。而當(dāng)覆冰不均勻時，由于線路所能承受的張力有限，有可能造成金具損壞、桿塔傾斜等電氣事故。

3防凍措施

近年來，隨著全球氣候變化活躍，極端天氣出現(xiàn)的頻率顯著增加，電網(wǎng)系統(tǒng)覆冰災(zāi)害也時常發(fā)生。同時，由于電網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增強，一旦出現(xiàn)覆冰災(zāi)害，將會造成巨大影響。通過上述分析，可以認識到多方面的原因會造成電網(wǎng)覆冰，因此需要根據(jù)其特點進行針對性的防治。自1976年以來，我國就制定了“避”、“抗”、“融”、“改”、“防”五字方針來防治冰凍災(zāi)害的發(fā)生。以下，將針對現(xiàn)階段遇到的問題結(jié)合既有方針，給出電網(wǎng)系統(tǒng)的防凍措施，盡量將災(zāi)害的損失降到最低。

3.1樹立防災(zāi)意識

正所謂“未雨綢繆”，電力保障系統(tǒng)應(yīng)時刻預(yù)防可能發(fā)生的冰凍災(zāi)害，提升防患意識。由于電力是保障社會經(jīng)濟安全平穩(wěn)的關(guān)鍵，一旦出現(xiàn)電路故障，恢復(fù)不僅耗費大量人力物力，且故障時間造成的損失也十分巨大。因此，相對于電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障以后的修復(fù)和補救，預(yù)防則顯得更為關(guān)鍵。工作人員應(yīng)時刻具備防災(zāi)意識及應(yīng)對突發(fā)事件的憂患意識，做到有備無患。

3.2全國冰區(qū)劃分

由于我國地大物博，東西南北氣候特征都有著巨大差異，對應(yīng)不同地理環(huán)境，采用同一覆冰值的設(shè)計指標(biāo)顯然是不合理的。因此，應(yīng)針對不同地區(qū)的氣象條件，開展線路覆冰的概率分布統(tǒng)計，以此來劃分冰區(qū)。對于容易發(fā)生冰凍災(zāi)害的地區(qū)，覆冰值的設(shè)計應(yīng)留有一定的余量，且應(yīng)建立冰情監(jiān)測站。當(dāng)極端天氣來臨時實時監(jiān)測冰凍情況，對可能出現(xiàn)的冰凍災(zāi)害采用應(yīng)有的手段進行預(yù)防。對于全國的冰區(qū)劃分是一項長期而細致的工作，但對線路的防凍卻十分重要。

3.3加強線路設(shè)計

在輸配電線路規(guī)劃設(shè)計時，也不應(yīng)該是一成不變的，線路的設(shè)計需因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀笮畔?，合理進行設(shè)計。在新建電力線路時應(yīng)盡量避開易發(fā)生覆冰的地段，所謂“避重就輕”，使電力線路的起伏不至于過大。盡量避免電力線路橫跨于風(fēng)道、湖泊等易發(fā)生覆冰的區(qū)域，在山麓間修建電力線路則需避免過大的高度差及桿塔間距，電力線路應(yīng)布置在覆冰季節(jié)的背風(fēng)面或向陽面，從而盡量減少覆冰發(fā)生的概率或減輕覆冰程度。而當(dāng)這些都無法避免時，則需對輸配電線路覆冰值的設(shè)計有所加強，同時，選取可承受縱向不平衡張力的直線桿塔，提高輸配電網(wǎng)抗凍能力。

3.4防冰、除冰措施

當(dāng)利用有效設(shè)計仍無法有效抗冰時，則需采用必要的防冰和除冰措施來保證輸配電工程的正常運行，通常采用的有以下幾種手段：

（1）熱力法。由于導(dǎo)線自身發(fā)熱，可對其加以利用，配以附加熱源，使冰雪無法覆蓋在電線上，或加速已覆蓋冰雪的融化。該方法在我國使用較廣，往往采取不帶負荷短路的方式使導(dǎo)線迅速加熱起到融冰效果。

（2）機械法。這是我國最常用的人工除冰方法，使用簡單，效果明顯。一般是采用木棍、竹竿等工具對嚴重覆冰的線路進行敲擊，這種方法具有很好的除冰效果，能在短時間內(nèi)迅速除冰，而缺陷是若線路地處人無法輕易到達的位置，則除冰難度劇增。另一種機械方法是利用起重機、絕緣工具車等方式，通過人在地面操作滑輪在電力線路上滾動除冰。

（3）被動法。在人力難以達到的山區(qū)、湖泊等地形，往往采用被動法來除冰，主要依靠風(fēng)、地心引力、溫度變化等等。通過在輸配電線路上安全除冰環(huán)、風(fēng)力錘、阻雪環(huán)等設(shè)備來利用自然手段，達到被動除冰的效果。

（4）其他方法。隨著科技的不斷發(fā)展，新方法也不斷被提出并得以驗證，目前有效的方法有電磁脈沖、氣動脈沖、電子凍結(jié)、碰撞前顆粒加熱等防冰、除冰方法，通過合理的利用，均能起到線路防凍的效果。

總體來說，在冬季來臨時，應(yīng)加強對輸配電線路的清掃及監(jiān)督，制定完善的應(yīng)急預(yù)案，包括多套電網(wǎng)運行方式、拉閘限電、發(fā)電機組供電預(yù)案等等，在有效降低災(zāi)害發(fā)生的同時，完善的應(yīng)急預(yù)案可迅速實施響應(yīng)，將損失降到最低。

4 結(jié)語

目前，對于輸配電線路的防冰和除冰，仍然沒有一勞永逸的方法，上述的各種防凍措施也都各有優(yōu)劣。對于某一種防凍方式，即使存在可行性，也需考慮經(jīng)濟性的問題。而我國南方各省的氣候、地形特點使得冰凍天氣易于發(fā)生，導(dǎo)致輸配電線路容易產(chǎn)生覆冰現(xiàn)象。因此，對于不同地區(qū)的防冰及除冰應(yīng)做到因地制宜，在充分認識覆冰形成的條件和機理的前提下，采取有效的應(yīng)對措施，諸如對輸配電線路提高覆冰設(shè)計值或?qū)U塔進行必要的改善，減小冰凍災(zāi)害發(fā)生的可能。與此同時，完善的應(yīng)急預(yù)案也是十分必要的，只有如此，方能在災(zāi)害發(fā)生時迅速做出正確的響應(yīng)，最大限度地降低損失，保證電力系統(tǒng)在嚴寒天氣正常運行。

參考文獻

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