電力線路防冰雪災害的設計策略探討

盧慶清

摘 要：電力系統能否安全運行將直接影響到國家發展與人民生產生活，災害性氣候是電網安全運行的最大威脅，尤其是冰雪災害對電力線路危害極大，不僅會導致導線覆冰，還會出現電力線路斷線，甚至桿塔倒桿，造成大范圍停電。文章將從冰雪災害成因入手，結合我國電力線路設計現狀，以及冰雪災害給電力輸電線路造成的損害，重點研究電力線路防冰雪災害設計策略。

關鍵詞：電力線路；防冰雪災害；設計策略

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0101-02

為防范電力線路因冰雪災害出現運行故障，導致人民生產生活受到影響與損失情況的再次發生，這就需要做好電力線路防冰雪災害工作，除冰不是解決冰雪災害的根本，防冰雪災害對電力線路的破壞才是重點。因此，有必要對電力線路防冰雪災害設計策略展開研究，增強電力線路運行能力，保護國家財產不受損失。

1 冰雪災害成因

1.1 極端氣候的影響

導致電力線路被冰雪覆蓋的主要原因之一是極端氣候的影響，典型事件是2008年在南方發生的冰凍事件，通過調查研究得知，是由于大氣環流異常致使冷暖氣流在長江中下游不斷交錯，出現了不間斷的雨雪天氣，部分中低海拔還出現了凍雨，降低空氣溫度發生凝凍，雨水在接觸到其他物體以后就立即結冰，加之受各種因素影響最終形成了冰雪災害天氣[1]。這次冰雪災害影響范圍較大，涉及了全國17個省市，冷空氣持續了一個月左右，同時凝凍天氣的出現更是促使電力線路覆冰形成，在諸多致使電力線路覆冰的因素中，雨凇覆冰影響最嚴重，直接威脅到電網安全。

1.2 導線覆冰超出原設計邊界

導致2008年南方電力線路發生冰雪災害發生的因素還與導線覆冰厚度超出原設計邊界有一定關系，部分地區輸電線路的覆冰過于嚴重，致使桿塔倒桿、線路斷線，一些地區還出現了閃絡的情況。同時，部分地區導地線因張力不足出現了被拉到的情況，再加上線路覆冰過重，也發生了因荷載超出絕緣子金具串承受能力，引發斷裂等情況[2]。

2 我國線路設計現狀

我國在電力線路設計所使用的標準并不是統一的，而是根據電壓等級線路情況確定的，一般來講，電壓等級越高，就意味著越重要，因此該電力線路的可靠標準也就越高，面對相同的環境發生故障的機率也就越低。

之所以在2008年會出現大面積覆冰的情況，主要是由于覆冰成因較為復雜，統計數值難以確定，很多氣象臺站基本沒有相關資料，這樣也就導致沒有相關的防范措施，致使大部分地區出現了嚴重的冰雪災害天氣。

3 冰雪災害給電力輸電線路造成的損害

首先，存在于輸電線路上的冰塊容易被風吹動，由于輸電線路上的冰塊并不能均勻的分布，形狀也各部相同，如果風向站位正好與冰塊角度一致，輸電電路就會被風吹動。其次，冰塊引起閃絡。覆蓋在輸電線路閃的冰塊很容易引起閃絡，雖然不會破壞輸電線路，但卻會給輸電線路絕緣子帶來較大負面影響，弱化其絕緣性能。同時，閃絡發生以后，并沒有起到消除冰塊的作用，輸電線路的重量也沒有減輕。再者，導線在接地以后發生短路。由于冰塊過重，導線因承受不了重量勢必會出現弧度不斷增大的情況，達到一定彎度以后線路就會與地面相接觸，進而造成短路。最后，輸電線路結構被損壞。盡管輸電線路自身有一定張力，然而，在被冰塊覆蓋以后，線路張力會不斷增加，加之輸電線路原本缺乏平衡性，在達到一定距離以后，張力也會對達到極限，如果沒有及時調整桿塔，便會出現輸電線路崩斷的情況，更會因沖擊荷載致使電桿倒地甚至發生連鎖反應，嚴重的導致整個輸電線路倒桿。

4 電力線路防冰雪災害設計策略

要提高與增強我國電力線路防冰雪災害設計能力，首先，應認識到災害氣候的影響，做好覆冰災害防范工作，其次，借鑒與吸收國外先進抗冰雪災害技術，完善與優化我國輸電線路覆冰薄弱環境。最后，做好輸電線路防冰雪覆蓋強化工作，設計合理的施工建設標準，減少冰雪災害對輸電線路的影響。

4.1 優化輸電線路設計標準

現階段，我國大部分輸電線路都可以很好的應對各種天氣，唯一美中不足的就是對抗暴風雪的沖擊中還存在一些缺陷，特別是南方地區的輸電線路，面對異常冰雪天氣依然會出現線路損毀的情況，因此，這就需要優化輸電線路設計標準，不斷提升輸電材料性能，增加輸電線路抗擊風雪的能力。同時，在設計輸電電力的過程中，還要做好抗擊冰雪天氣的防護工作，建立健全抵御冰雪災害天氣的標準，做好電網設計標準與改革工作，結合以往電網線路在冰雪天氣中所出現的問題，做好輸電線路覆冰總結，適當調整電力的覆冰能力，不保證輸電線路能夠安全穩定運行。

4.2 設計好輸電線路走向

一旦出現冰雪災害天氣就會出現輸電線路覆冰，而覆冰形狀的與風向有直接關系，不同的覆冰形狀也會給輸電線路帶來不同程度的損害，如果沒有風，那么冰塊分布也將更加均勻。所以，輸電線路設計時應避免在風口處或山林上，這也是減少線路受損的有效措施。特別是在冬天，越高的位置風力越大，氣溫也就越低，如果遇到雨雪天氣就會出現輸電線路覆冰，且厚度過大，所以，應做好設計工作。對于南方地區來說，盡管雨雪天氣相對較少，相應的防護措施也很少，因此，一定要加強防范，以便減少異常天氣突襲，導致線路故障。此外，輸電線路的檢修人員在檢修的過程中，應做到細致入微，尤其是樹木茂盛地區，要及時清理樹木積雪，樹木與輸電線路并不相同，如果數據積雪過重，就會出現線路桿塔傾斜，人民生產生活用電也就受到影響，所以，輸電線路檢修人員一定要及時清理樹木積雪。

4.3 應用防止輸電線路覆冰技術

為防止輸電線路覆冰過重，導致大面積停電，電力企業還需要將防覆冰技術應用其中，如熱力融冰、短路融冰以及過電流融冰[3]。同時，電力企業也要做好直接融化冰雪的設備，這樣不僅可以將冰雪直接去除，還可以減少除冰雪設備對輸電線路自身的威脅，利用這樣的技術也可以大大提升輸電線路安全性。

4.4 輸電線路預防與檢修

首先，電力企業相關工作人員應關注天氣情況，實時做好防范工作，經常巡查輸電線路，如果發現輸電線路上存在覆冰，應立即向上級相關部門匯報，并采取合適的處理措施。其次，提高除冰人員的技術，電力企業應經常培訓除冰人員，做好冰雪天氣的應對工作中，保證輸電線路能夠安全穩定運行。之所以近年來我國并沒有再次發生冰雪災害導致的電網事故，主要是由于相關預防措施較好，所以在除冰人員的培訓中，可以將模擬除冰方法應用進來，使除冰人員在面對冰雪災害的過程中能夠更加快速與安全完成除冰工作。最后，相關工作人員還要做好除冰記錄，以備日后使用。此外，在檢查輸電線路是否存在覆冰的過程中，還要檢查桿塔性能與規格，并做好維護工作中，如果發現桿塔出現損壞，應第一時間向上級匯報，要求立即更換桿塔，這些都是提高輸電線路安全穩定運行的有效措施。

5 結 語

隨著人們對生活品質要求的提高，人們對電能的需求也在增多，如果電力線路發生故障將國家帶來不可估量的損失。盡管我國輸變電技術已經達到了世界先進水平，但也要認識到冰雪災害給電力線路所造成的影響，針對這種情況，就需要做好電力線路防范冰雪災害的對策，聯系我國實際情況，提出可行措施。由于風雪天氣對電力線路破壞較大，因此，一定要了解冰雪天氣成因，以及給電力線路所帶來的損害，只有這樣才能使所提出的措施更加有效，真正做好防范覆冰處理的工作。

參考文獻：

[1] 劉剛，趙學增，姜世金，等.架空電力線路防冰除冰技術國內外研究綜述 [J].電力學報，2014，（4）.

[2] 侯慧，李元晟，楊小玲，等.冰雪災害下的電力系統安全風險評估綜述[J].武漢大學學報（工學版），2014，（3）.

[3] 張恒旭，劉玉田.極端冰雪災害對電力系統運行影響的綜合評估[J].中國電機工程學報，2011，（10）.