輸電線路覆冰預(yù)防思路

楊勇

摘 要：文章主要分析了輸電線路受冰雪災(zāi)害影響的因素及其危害，并介紹了目前防治冰雪災(zāi)害的現(xiàn)狀，提出了輸電線路冰雪災(zāi)害預(yù)防的新思路。

關(guān)鍵詞：輸電線路；冰雪災(zāi)害；綜合防治思路

2014年2月中下旬，受大面積降雪和凍雨天氣影響，我國大部分地區(qū)電網(wǎng)再次遭遇繼2008年特大冰雪災(zāi)害以來的又一次比較嚴重的持續(xù)低溫雨雪冰凍災(zāi)害的考驗。隨著極端惡劣氣候出現(xiàn)的概率越來越大，電網(wǎng)之間的聯(lián)系越來越緊密，電網(wǎng)遭受惡劣氣候致命打擊的幾率更高。如何利用目前比較成熟的管理措施、技術(shù)措施、冰雪災(zāi)害技術(shù)措施等手段，全過程貫徹冰雪災(zāi)害防治理念，使輸電線路冰雪災(zāi)害危害降到最低，是我們必須面對的一個重大問題。

1 影響輸電線路覆冰的因素

1.1 氣象因素

輸電線路覆冰主要發(fā)生在11月至次年3月間，尤其在入冬和倒春寒時覆冰發(fā)生的頻率最高。

1.2 海拔高程因素

就同一個地區(qū)來說，一般海拔高程愈高，愈易覆冰，覆冰也愈厚，且多為霧凇；海拔高程較低處，其冰厚雖較薄，但多為雨凇或混合凍結(jié)。

1.3 線路走向及懸掛高度因素

東西走向的導線覆冰普遍較南北走向的導線覆冰嚴重。因為冬季覆冰天氣大多為北風或西北風，因此，在嚴重覆冰地段選擇線路走廊時，應(yīng)盡量避免導線呈東西走向。

1.4 導線直徑因素

在常見的小于或等于8m/s的風速下，直徑小于或等于4cm的導線，相對較粗的導線的單位長度覆冰量比相對較細的導線重；對于直徑大于4cm的導線，單位長度覆冰重量反比較細的導線輕；在大于8m/s的較大風速下，對于任何直徑的導線，導線越粗覆冰越重，但覆冰厚度隨導線直徑的增加而減小。

1.5 導線表面電場因素

現(xiàn)場觀測及試驗研究表明，電場強度較小時導線覆冰量、冰厚及密度隨電場強度增加而增加，可當電場足夠高時，帶電導線的覆冰比不帶電導線覆冰少很多，覆冰量與電壓極性有明顯關(guān)系；此外，在強電場作用下，導線覆冰的密度也較無電場時小。

2 輸電線路覆冰的危害

2.1 過負載危害

過負載危害，即導線覆冰超過設(shè)計抗冰厚度（覆冰后質(zhì)量、風壓面積增加）而導致的事故。機械事故包括：金具損壞、導線斷股、桿塔損折、絕緣子串翻轉(zhuǎn)、撞裂等；電氣事故，是指覆冰使線路弧垂增大從而造成閃絡(luò)和燒傷、燒斷導線等。

2.2 不均勻覆冰或不同期脫冰危害

相鄰檔的不均勻覆冰或線路不同期脫冰會產(chǎn)生張力差，導致導線縮頸或斷裂、絕緣子損傷或破裂、桿塔橫擔扭轉(zhuǎn)或變形、導線和絕緣子閃絡(luò)及導線電氣間隙減少而發(fā)生閃絡(luò)等。

2.3 覆冰導線舞動危害

導線有覆冰且為非對稱覆冰（迎風側(cè)厚，背風側(cè)?。r，線路易發(fā)生舞動；大截面導線比小截面導線易舞動，分裂導線比單導線易舞動；0℃時導線張力低至20～80N/mm2易發(fā)生舞動。導線舞動的運動軌跡順線路方向看近似橢圓形，由于舞動的幅度大，持續(xù)時間長，輕則引起相間閃絡(luò)，損壞地線、導線、金具等部件，重則導致線路跳閘停電、斷線倒塔等嚴重事故。

2.4 絕緣子冰閃危害

覆冰改變了絕緣子的電場分布，覆冰中含有污穢等導電雜質(zhì)時更易造成冰閃。如1988年加拿大魁北克省安那迪變電站連續(xù)發(fā)生6次絕緣子閃絡(luò)事故，造成該省大部分地區(qū)停電。

3 預(yù)防思路

通過上述分析和研究，防治或減少輸電線路覆冰給電網(wǎng)帶來的危害，應(yīng)基于“預(yù)防為主、綜合治理”的思路，從設(shè)計源頭貫徹消除或減少冰雪災(zāi)害對輸電線路的危害的思維，切實提升輸電線路的本質(zhì)安全水平，提高其可靠性。

3.1 基本思路

按照事故危害防范措施的優(yōu)先順序，著眼于輸電線路覆冰事故發(fā)生的根源——危險源，在選用防范措施時，首先考慮的是能消除或避免輸電線路覆冰事故的各類措施，使輸電線路覆冰危害不發(fā)生，是比較理想的結(jié)果；其次，當無法完全消除或避免輸電線路覆冰的時候，應(yīng)考慮減少或削弱或避免輸電線路覆冰事故造成的后果或影響；以上兩種措施措施采用后，事故發(fā)生的概率會降到很低，最后再考慮當輸電線路覆冰事故萬不得已發(fā)生后的應(yīng)急處置措施。

基于以上思路，防范輸電線路覆冰危害的綜合思路如下：

3.2 優(yōu)先采用設(shè)計措施

在設(shè)計階段融入輸電線路覆冰防治措施，會使輸電線路覆冰事故發(fā)生的概率降到最低，且是所有輸電線路覆冰事故防治措施中成本最低的措施，據(jù)不完全統(tǒng)計，同一類事故的防范在設(shè)計階段做的成本是運行階段成本的10%左右。

3.2.1 使輸電線路不覆冰的措施

對于新建的輸電線路，在設(shè)計過程中，多收集當?shù)氐臍庀筚Y料，尤其是最近年份極端惡劣氣候條件下的冰凍雨雪氣象記錄，包括要調(diào)查清楚已有線路、植物等的覆冰情況（冰厚、突變范圍）、季節(jié)風向、覆冰類型、雪崩地帶、冰凍雨雪氣候的持續(xù)時間、影響范圍、覆冰覆雪厚度、風速等資料，然后進行風險評估，根據(jù)評估結(jié)果，在輸電線路路徑選擇時，盡可能避開覆冰厚度達到20mm以上、風速大于8m/s的重冰區(qū)域，這樣盡管可能會因為路徑增加建設(shè)一次投資會加大，但是后續(xù)的運行維護成本會減少，特別是對于骨干、重要輸電線路，會大大提高其可靠性，減少因覆冰帶來的經(jīng)濟損失。

3.2.2 減少輸電線路覆冰危害的措施

對于設(shè)計必須經(jīng)過重冰區(qū)的新建輸電線路或已運行在重冰區(qū)的輸電線路，在設(shè)計新線路或舊線路改造時，應(yīng)考慮以下措施：

（1）在重覆冰的地區(qū)，架設(shè)耐覆冰式的線路，這種線路的桿塔較一般桿塔的機械強度大，檔距較短，導線張力較小。

（2）為了避免碰線，導線應(yīng)采用水平排列的布置方法并應(yīng)適當?shù)丶哟髮Ь€和避雷線之間的距離。

（3）重覆冰區(qū)的線路桿塔選擇盡量采用孤立耐張段且使線路檔距適當縮小布置形式，使線路即使覆冰導線在耐張段的位移最小，從而減少線路相間短路、與避雷線接地短路的幾率。

（4）適當增加絕緣子的片數(shù)或采用防污絕緣子，增加絕緣子的爬電距離，減少線路發(fā)生冰閃事故的概率。

（5）避免靠近湖泊且在結(jié)冰季節(jié)的下風向側(cè)經(jīng)過，避免線路在山峰附近迎風面?zhèn)韧ㄟ^，以免出現(xiàn)嚴重結(jié)冰現(xiàn)象。

（6）注意交通運輸情況，盡量創(chuàng)造維護搶修的便利條件。

3.3 運行預(yù)防措施

3.3.1 調(diào)度措施

根據(jù)運行經(jīng)驗，詳細記錄覆冰區(qū)域輸電線路的運行資料，掌握線路覆冰厚度與運行負荷、當?shù)販囟鹊年P(guān)系曲線，一方面，在冰雪雨凍的天氣情況下，及時調(diào)整運行負荷，特別是夜間的負荷，避免線路在低負荷情況下運行，防止線路覆冰；另一方面，當線路已經(jīng)覆冰，盡量使線路不要超負荷或在較高負荷區(qū)域運行，減少不均勻覆冰或不同期脫冰危害。

3.3.2 維護措施

每年覆冰期來臨之前，及時檢測線路弧垂情況，并進行設(shè)計校核，然后將線路弧垂偏大的導線段進行調(diào)整，減少導線位移，保持線間距離負荷覆冰期間的安全要求。

4 結(jié)束語

隨著我國高電壓、大電網(wǎng)建設(shè)速度的不斷加快，全國電網(wǎng)間的互聯(lián)互通的交換能力空前強大，但是大電網(wǎng)任何一個地方的任意一條輸電線路發(fā)生覆冰事故，均可能造成電網(wǎng)的崩潰或瓦解。在考慮電網(wǎng)抗冰雪雨凍天氣的措施時，要從實際出發(fā)，著眼于長遠利益，實施標本兼治的綜合防治措施，大力提高輸電線路的可靠性。