送電線路覆冰的防治方法探究

龔德龍

（國網(wǎng)張家界供電公司 湖南省張家界市 427200）

送電線路覆冰的防治方法探究

龔德龍

（國網(wǎng)張家界供電公司 湖南省張家界市 427200）

目前我國已經(jīng)是發(fā)生送電線路覆冰事故較多的國家之一，覆冰事故對我國電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行已經(jīng)造成了嚴(yán)重的影響，經(jīng)濟(jì)損失也較為嚴(yán)重。因此，對我國送電線路覆冰的原因以及對覆冰事故進(jìn)行防治探究尤為重要。其研究成果將對我國送電線路建設(shè)具有重要意義。

送電線路；覆冰；防治

1 引言

送電線路覆冰不僅會對運(yùn)行及維護(hù)工作產(chǎn)生影響，如果不及時(shí)解決，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致重大事件事故的發(fā)生，比如發(fā)生短路、絕緣子閃絡(luò)、斷線倒塔等。當(dāng)前，我國對覆冰厚度的設(shè)計(jì)取值范圍還不夠全面，正是很多氣象臺站關(guān)于送電線路覆冰厚度的資料不夠，所以大部分都只是根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查為主，這還有太多的不確定性。送電線路覆冰的傷害持續(xù)時(shí)間會比較長、而且發(fā)生頻率較高、所占的面積也很廣、影響非常大，已經(jīng)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全以及穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在對送電線路覆冰事故的原因和特點(diǎn)進(jìn)行長期觀察和研究的同時(shí)，應(yīng)該正確的對送電線路危害的可能和規(guī)律做出充分的分析，要采取有效的措施，總結(jié)出覆冰的原因和防止覆冰事故的發(fā)生。這對防止冰災(zāi)事故的發(fā)生帶來重要的意義。

2 送電線路覆冰的原因

送電線路覆冰的直接原因主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

2.1 覆冰嚴(yán)重造成過荷載

所有支持結(jié)構(gòu)和金具的垂直荷載因?yàn)楦脖P(guān)系不斷增加；導(dǎo)線風(fēng)吹面覆冰厚度的增加也使得送電線路的水平荷載增加；當(dāng)覆冰區(qū)線路檔距、高差存在差異時(shí)，縱向靜態(tài)荷載也會因?yàn)閷?dǎo)線覆冰而不平衡。

2.2 覆冰不均勻或不同期脫冰引起張力差

當(dāng)相鄰檔導(dǎo)線不均勻覆冰或不同期脫冰時(shí)，會導(dǎo)致張力差，這容易使導(dǎo)線外層鋁股斷裂，鋼芯抽動，不嚴(yán)重情況下線內(nèi)的導(dǎo)、地線也會滑動。不均勻覆冰產(chǎn)生和不同期脫冰產(chǎn)生的張力差分別是靜荷載和動荷載，故線股斷口也分別有和無縮頸現(xiàn)象。另外，脫冰會使導(dǎo)線跳躍，造成導(dǎo)地線相互靠近而短路，或?qū)Ь€和地線翻過橫擔(dān)、放電燒傷，橫擔(dān)變形損壞等（如圖1～2）。

圖1 送電線路架空避雷線覆冰圖

圖2 送電線路桿塔橫擔(dān)覆冰圖

2.3 絕緣子串覆冰閃絡(luò)

絕緣子覆冰或被冰結(jié)到一起后，絕緣程度發(fā)生改變，變得容易泄露；融冰時(shí)污穢物被冰體表面的水膜溶解成電解質(zhì)，使融冰水或冰面水膜的導(dǎo)電率不斷提高，這會使得絕緣子和串電壓分布的改變，從而覆冰絕緣子串的閃絡(luò)電壓降低，造成閃絡(luò)事故；如果絕緣子經(jīng)常被電弧燒傷，絕緣強(qiáng)度也會降低。

2.4 覆冰不均勻?qū)е聦?dǎo)線舞動

風(fēng)吹得激烈時(shí)會使偏心覆冰導(dǎo)線會發(fā)生較大的舞動。舞動越大所引起的動態(tài)應(yīng)力也很大，造成搭桿的搭身搖晃，耐張塔橫擔(dān)也會擺動、扭曲變形；使導(dǎo)線間的距離變短或碰撞而產(chǎn)生閃絡(luò)，導(dǎo)線會被燒壞，并引起跳閘；不僅如此，金具及部件也會受到損害，如間隔棒線和塔螺栓夾松動或脫落、線夾船體滑出。

3 送電線路覆冰的危害

3.1 桿塔倒塌

桿塔倒塌是直線的桿塔一邊導(dǎo)線斷線造成的，然而該桿塔的一側(cè)又有帶覆冰的導(dǎo)線，兩邊不平衡，形成較大張力，這時(shí)桿塔的載荷太大，才造成這嚴(yán)重情況的發(fā)生。

3.2 相間短路

當(dāng)導(dǎo)線和避雷線上的覆冰有些部分脫落時(shí)，各導(dǎo)線的載荷就會不均勻，這會導(dǎo)致導(dǎo)線跳躍現(xiàn)象，導(dǎo)線會搖晃而發(fā)生碰撞，容易造成短路。

3.3 距離短造成的事故

因?yàn)楦鳈n距內(nèi)線路覆冰不一樣，每個(gè)檔距內(nèi)線路的分布也會發(fā)生較大變化。正是覆冰嚴(yán)重的檔距內(nèi)的導(dǎo)線載荷比較大，造成導(dǎo)線下垂明顯，引起事故一般都是由于距離小于安全范圍。

3.4 絕緣子串短路發(fā)生事故

絕緣子覆冰后，即使其結(jié)冰程度不高，但絕緣程度也會降低，當(dāng)懸式絕緣子串上的冰雪融化時(shí)，便會形成冰柱，使絕緣子串短路，也就形成事故的發(fā)生。

4 送電線路除冰技術(shù)

目前，主要從防冰除冰、防覆冰閃絡(luò)等方面來防治輸電線路覆冰事故。

防冰除冰的措施：

4.1 防冰的措施

在送電線路的設(shè)計(jì)時(shí)，要避開一些微地形易覆冰區(qū)，如埡口、分水嶺、湖泊等。這是防止覆冰事故發(fā)生最有效的一種方法。但是某些送電線路是不能避覆冰區(qū)的，我們在設(shè)計(jì)時(shí)線路走廊的地形、氣象等一些條件必須充分考慮，為了確保有抗冰強(qiáng)度足夠，避免電氣和機(jī)械故障要經(jīng)常觀測覆冰狀況。

4.2 除冰的措施

現(xiàn)在，估計(jì)有三十多種在各種實(shí)驗(yàn)和研究以及還在推廣階段的除冰技術(shù)、方法，可分三大類：①熱力的除冰。熱力的除冰就是利用導(dǎo)線自身發(fā)熱或者附加熱源，讓在導(dǎo)線上的冰雪不能積覆，或是讓積覆的冰雪融化掉。提高電線中的電流，利用產(chǎn)生的熱量來加溫電線，如帶負(fù)荷融冰方法和短路電流融冰法，各在寶雞電業(yè)局和湖南電網(wǎng)采用。除這些外還能用電阻絲伴隨加熱。②機(jī)器除冰。利用自動方式把導(dǎo)線上的覆冰強(qiáng)制脫落或者使用機(jī)械外力的方法稱為機(jī)械除冰，主要是滑輪鏟刮法、強(qiáng)力振動法和“ADHOC”法。③自然的脫冰。在導(dǎo)線上裝平衡錘、阻雪環(huán)等一些裝置使導(dǎo)線上覆冰堆積達(dá)到一定的程度，在自然力作用下，讓冰雪自行的脫落稱為自然脫冰。雖然這方法簡單且易行，但是由于脫冰會有不一樣或者是不同時(shí)間脫冰造成的導(dǎo)線跳躍，從而發(fā)生線路事故是很有可能發(fā)生的。

5 送電線路覆冰防范措施

如今，輸電線路導(dǎo)線覆冰已經(jīng)嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為導(dǎo)線覆冰現(xiàn)象的發(fā)生，必須要采取有效的防范措施。

正常而言，應(yīng)該盡可能的避開覆冰嚴(yán)重的地區(qū)以及考慮避開不利地形，也就是繞開覆冰嚴(yán)重之地，更要在階段采取有效的措施，防止輸電線路冰害事故的發(fā)生。拉線時(shí)，盡可能避免橫跨埡口、水庫等容易覆冰的地方和線路應(yīng)該往較為平坦的地形走線，翻過山嶺時(shí)要考慮檔距大、高度差的問題，沿山嶺通過時(shí)，為了達(dá)到減少覆冰情況和覆冰程度變小的目的，盡量不要把轉(zhuǎn)角點(diǎn)安札在開闊的山脊上，而且角度要合適。

5.1 《重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)定》應(yīng)該是重冰區(qū)輸電線路嚴(yán)格執(zhí)行的一部法規(guī)

對于重覆冰新建地區(qū)，應(yīng)該讓線路檔距均勻分布，避免大檔距，如果是覆冰嚴(yán)重的地段，也要采取相應(yīng)的措施，比如，增加桿塔、縮小檔距，也就是減輕桿塔荷載以及減小導(dǎo)線、地線碰撞的幾率。

將原有的桿位置用新造的鋼芯鋁合金導(dǎo)線代替，送電線路的覆冰承載能力將得到增強(qiáng)。這樣也可避免當(dāng)覆冰太重時(shí)導(dǎo)線發(fā)生重大事故。鋼芯鋁合金導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度比較大、然而也相對比較輕。在相同環(huán)境情況下，新型導(dǎo)線、避雷線組合比鋼芯鋁絞線抗覆冰性能更強(qiáng)。

當(dāng)線路過原來位置時(shí)，導(dǎo)線由鋼芯鋁絞線被代替后，最大使用張力相對降低很多，當(dāng)導(dǎo)線覆冰時(shí)，垂直荷重也比較輕，如果避雷線原樣保留，避雷線覆冰時(shí)垂直荷重也不變，然而最大使用張力則降低，根據(jù)垂直荷載和水平張力的數(shù)據(jù)可知，桿的荷載出現(xiàn)了明顯的降低，也就是說桿的安全性變得更強(qiáng)。如果導(dǎo)線的最大使用應(yīng)力一樣，用鋼芯鋁絞線小于鋼芯鋁合金導(dǎo)線的比載，故對地距離、交叉跨越距離更有利。導(dǎo)線、避雷線的安全系數(shù)也都變高，當(dāng)然，這也提高了覆冰的過載能力，對于50mm冰區(qū)校驗(yàn)這正是符合規(guī)程的要求。

5.2 防止輸電線路絕緣子覆冰閃絡(luò)事故措施

（1）倒“V”形絕緣子串的自潔性能很好，積塵的量也很少；而且有局部電弧時(shí)，電離氣體容易擴(kuò)散，冰閃電壓比較高。故采取倒“V”形絕緣子串。

（2）在瓷絕緣子直線單聯(lián)的地方各部加裝三個(gè)大帽不導(dǎo)電子，將絕緣子的冰柱隔斷；硅橡膠絕緣子，為阻斷冰柱、污流形成，達(dá)到杜絕覆冰閃絡(luò)的目的，采用各個(gè)有一片特大傘裙的合成絕緣子。

（3）絕緣子串上方要加裝直徑較大玻璃鋼傘裙罩，一般情況選擇400～700mm的直徑。它不但具有很好的避免絕緣子冰閃的效果，而且還可降低直線桿塔鳥害的跳閘率，但壞處是直徑會變大，檢修線路工作會受影響，而且不能斷絕絕緣子串本身的冰凌。

（4）粘貼或者熱塑一大盤徑硅膠傘裙罩于普通復(fù)合絕緣子的上方，但是有硅膠柔軟性的制約，直徑一般只能為400～600mm。

（5）從絕緣子串兩側(cè)的平衡考慮，刻意地將順路方向上的絕緣子串偏斜角增加，可使覆冰絕緣子冰閃電壓提高。注意此方法僅可用于單串絕緣子。

6 結(jié)語

送電線路的覆冰對電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行造成影響。如果經(jīng)濟(jì)條件允許，盡量避開重冰區(qū)，如若不行，應(yīng)在設(shè)計(jì)上采用有效、合理、可行的方式，比如降低結(jié)冰的設(shè)計(jì)方法或采用重型抗冰塔來抗冰。對覆冰事故進(jìn)行防治，主要是準(zhǔn)確掌握對輸電線路所經(jīng)地區(qū)氣象資料、微氣候及微地形，在整個(gè)過程中的每個(gè)階段都要采取針對措施。

[1]郭鴻鵬，孟威，梁鵬.輸電線路覆冰的分析與防治[J].中國高科技技術(shù)企業(yè)，2011：62～63.

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[3]左亞鵬，柴冰，史宏偉.淺談輸電線路覆冰故障處理技術(shù)[J].河南電力，2010（1）：01～05.

TM726

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1004-7344（2016）09-0063-02

2016-3-10

龔德龍（1977-），男，助理工程師，大專，本科在讀，主要從事送電線路運(yùn)維管理工作。