淺談高壓線路防冰閃措施

【摘要】：我國經(jīng)過多年的防冰研究及實踐經(jīng)驗，總結(jié)出五字方針，即“避、抗、溶、改、防”。在國外，如日本、歐洲等國也均有類似的方針；“避”就是在選擇線路路徑時，應(yīng)盡量避免橫跨山口、丫口、風(fēng)口、湖泊等；“抗”就是提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，抵御冰負(fù)荷，保證線路的安全可靠；“融”就是用大電流溶去導(dǎo)線覆冰；“改”即原設(shè)計考慮不周，線路受冰害后，改道避開重冰區(qū)；“防”即是研究新工藝、新材料，防止導(dǎo)線覆冰。線路覆冰給線路帶來重大的安全隱患，為進(jìn)一步提高線路運行的安全，提高可靠性，研究線路防冰閃措施是十分必要的。

【關(guān)鍵詞】：線路；防冰閃；措施

自2005年1月以來周口地區(qū)多次遭受了50年一遇的冰雪凝凍災(zāi)害，電網(wǎng)因冰災(zāi)損害嚴(yán)重。特別是220kV川水線、薛淮線和川淮線在冰災(zāi)中多處受損，共造成導(dǎo)線和架空避雷線30余出損傷，187處桿塔絕緣子、金具、橫擔(dān)損壞等嚴(yán)重現(xiàn)象。因此有效地避免和防止冰災(zāi)對輸電線路造成的危害，是電力企業(yè)必須面對的新的課題。只有多措并舉，才能積極有效地防治輸電線路導(dǎo)線覆冰帶來的危害。

一：導(dǎo)線覆冰分類覆

導(dǎo)線覆冰可分為白霜、霧凇、混合淞、雨凇、積雪。

覆冰數(shù)據(jù)主要包括覆冰類型、覆冰厚度、覆冰密度、冰的粘接力等。我國的氣象臺站對覆冰數(shù)據(jù)的采集還不普遍，因此多數(shù)覆冰數(shù)據(jù)要靠輸電線路運行維護部門根據(jù)線路的覆冰結(jié)果、覆冰在線監(jiān)測數(shù)據(jù)及設(shè)立的專用氣象臺站進(jìn)行收集。

1、白霜

空氣中濕氣與0℃以下的冷物體接觸時，濕氣在冷物體表面凝華形成白霜，形狀一般為“針狀”或“樹枝狀”晶體。

2、霧凇

導(dǎo)地線及絕緣子上積覆霧凇時，常常是兩者并存。霧淞顏色為白色，顯微鏡下呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，軟霧淞密度小于0.1g/cm3，硬霧淞密度為0.1～0.5g/m3。條件適宜時，尤其是伴有降雪時，過冷卻水滴會將雪花粘結(jié)到覆冰組織中，霧淞增長速度很快，一夜之間覆冰厚度可增長20～30cm。霧淞增長純粹是由于云中和霧中過冷卻水滴碰撞導(dǎo)線或其他物體表面引起的。

3、混合淞

混合淞是由導(dǎo)線捕獲空氣中過冷卻水滴并凍結(jié)而發(fā)展起來的一種覆冰形式，以硬冰塊的形式出現(xiàn)，透明或不透明。其結(jié)構(gòu)為層狀或板塊形式，透明和不透明層交替出現(xiàn)。

4、雨凇

雨淞是由過冷卻雨滴或毛毛雨滴發(fā)展起來的，即凍雨覆冰。但在云中覆冰情況下，如果空氣溫度高，且過冷卻水滴直徑大，如15～25μm，雨淞冰是透明的，其密度接近理論上純冰的密度，0.913g/cm3。在工程實際中常將密度大于0.9g/cm3的冰稱為雨凇。稱為

覆冰機理

在冬季和初春季節(jié)，冷暖氣流交匯時，易形成逆溫層，在這種氣候條件下，大氣中的部分小水滴是以0℃以下的液態(tài)存在的，一旦這種小水落在地表低于0℃的物體上，就會積冰。

二：影響覆冰的幾個因素及危害

1、氣象影響

覆冰的必備氣象因素有三個：

具有足可凍結(jié)的溫度，即0℃以下；

具有較高的濕度，覆冰時大氣濕度一般在85%以上；

具有可使是空氣中水滴橫向運動的風(fēng)速，一般至少在1m/s以上。

0℃以下保證了水能夠凝結(jié)成冰；空氣濕度大于85%保證了空氣中有足夠的過冷卻水滴。當(dāng)空氣濕度相對較小或無風(fēng)的情況下，即使溫度在0℃以下，也不會發(fā)生覆冰現(xiàn)象。

2、地形影響

覆冰一般出現(xiàn)在山區(qū)，平地極少出現(xiàn)，山區(qū)地形不同，覆冰的輕重也不同。一般來說，東西走向山脈的迎風(fēng)坡覆冰嚴(yán)重，如陜西秦嶺、山西系舟山、云中山等，山脈均為東西走向，其北坡的輸電線路幾乎每年覆冰，給電網(wǎng)安全帶來嚴(yán)重威脅。分水嶺、風(fēng)口處線路較其它地形的覆冰嚴(yán)重，這些地形常年有風(fēng)，為線路覆冰提供了氣象條件。

3、海拔影響

一般來說，海拔越高越易覆冰。導(dǎo)線的懸掛高度不同覆冰嚴(yán)重程度也不同也可以看出這一點，同一地段的線路，一般導(dǎo)線懸掛高度高的線路覆冰較嚴(yán)重。這不僅是高度增加后過冷卻水滴增多，同時風(fēng)速也增大的原因。

4、線路走向影響

我國東西走向的線路覆冰較南北走向的線路覆冰嚴(yán)重，就是因為我國冬季多為北風(fēng)或西北風(fēng)，東西走向的線路正好與風(fēng)向垂直，單位時間內(nèi)隨風(fēng)力輸送到線路上的過冷卻水滴要比南北走向線路多得多，因此覆冰也嚴(yán)重的多。

覆冰的危害

1、覆冰超設(shè)計厚度

當(dāng)導(dǎo)地線覆冰折算厚度超過設(shè)計覆冰厚度時，導(dǎo)地線、鐵塔荷載增加，造成斷線、斷串、斷聯(lián)及倒塔事故。2008年冬春交替季節(jié)我國長江以南發(fā)生了歷史罕見的長時間冬雨天氣，線路覆冰遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計覆冰厚度，導(dǎo)線覆冰最厚達(dá)110mm，造成上萬基輸電線路桿塔被壓倒或拉倒，導(dǎo)地線斷線。

2、導(dǎo)線舞動

導(dǎo)地線覆冰后，當(dāng)水平方向的風(fēng)吹到因覆冰而變?yōu)榉菆A斷面的輸電導(dǎo)線時，將產(chǎn)生上行空氣動力，在一定的條件下，誘發(fā)導(dǎo)線產(chǎn)生一種低頻（約為0.1～3Hz）、大振幅（約為導(dǎo)線直徑的5～300倍）的自激振動，這就是導(dǎo)線舞動。導(dǎo)地線長時間的舞動會造成絕緣子破損，導(dǎo)線斷線，桿塔垮倒。

三：預(yù)防措施

設(shè)計中推薦采用以下常用的防冰技術(shù)措施加強線路抗冰閃能力

1、輸電線路的絕緣子串冰閃防治要因地制宜、綜合考慮，設(shè)計全過程考慮、建設(shè)以及運行維護的全過程，提高初期設(shè)計設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，力爭做到全壽命周期內(nèi)投入最少。2、運行線路防止覆冰閃絡(luò)的措施，主要從隔斷冰凌，防止冰凌橋接傘裙空氣間隙方面考慮。3、覆冰嚴(yán)重區(qū)域宜選擇單片結(jié)構(gòu)高度大的絕緣子（保證絕緣子串冰閃耐受強度不小于70kV/m），避免選用雙傘型防污絕緣子。4、根據(jù)塔頭空氣間隙，適當(dāng)增加絕緣子長度；懸垂串采用“V”型、倒“V”型、插花布置，改善自潔性，阻止形成貫通水膜，提高冰閃電壓。5、增大雙聯(lián)懸垂絕緣子串的串間距，串間距不小于60cm，提高II串的冰閃電壓。

設(shè)計中采取的技術(shù)措施

1、加裝大盤徑絕緣子

在懸垂絕緣子串上端加裝大盤徑絕緣子，可以將橫擔(dān)上流下的冰水與絕緣子串本身的覆冰隔斷，從而起到防冰的作用。

2、絕緣子串插花

在瓷或玻璃懸垂絕緣子串上插花加裝大盤徑絕緣子，隔斷融冰水，使其形不成連續(xù)短接的冰凌。但從理論上說，當(dāng)覆冰達(dá)到一定程度、絕緣子串被完全包覆以后，也會發(fā)生冰閃。

3、“V型”或“倒V型”配置懸垂絕緣子

將懸垂絕緣子串“V型”或“倒V型”布置，使絕緣子串傾斜，不僅形不成連續(xù)的冰凌，而且能增加絕緣子串的自潔性能，具有良好的防冰效果。但“V型”配置取決于桿塔結(jié)構(gòu)，且這種配置的桿塔類型極少，難以實現(xiàn)。

4、復(fù)合絕緣子

復(fù)合絕緣子具有良好的憎水性和傳導(dǎo)熱量慢的特性，使其防冰閃性能明顯優(yōu)于瓷和玻璃絕緣子，如再輔助以大盤徑絕緣子，則防冰效果更好，

根據(jù)上所述，應(yīng)該通過準(zhǔn)確把握和了解輸電線路所經(jīng)地區(qū)的氣象狀況，在設(shè)計、施工和運行維護上采取針對措施，同時通過理論分析和試驗研究，結(jié)合生產(chǎn)中的實際問題，采取“避、抗、融、改、防”的方針，來綜合治理覆冰對輸電線路的影響和危害。

參考文獻(xiàn)：

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