淺談輸電線路防止冰害事故的預防措施

(1，2.國網信陽供電公司　河南　信陽　464000；3.大唐信陽華豫發電有限責任公司　河南　信陽　464000)

引言

2008年，我國南方多個省份遭受了嚴重的冰雪災害，華中、華東電網幾十條500kV線路倒塔、解列和停運，造成部分省份大面積停電，嚴重影響了電網安全和社會經濟的發展。河南信陽地區位于我國南北過渡帶，地理位置特殊，存在較多的微氣象區域，防止輸電線路冰害是保證信陽電網安全運行的重要工作之一。

一、輸電線路覆冰的形成

輸電線路覆冰的形成時間一般在嚴冬或初春季節，冷暖氣流交匯時，當氣溫下降至-5℃～0℃，風速為3～15m/s時，如遇大霧、毛毛雨或雨夾雪，首先將在輸電線路上形成雨淞，此時如果天氣驟然變冷，出現雨雪天氣，凍雨和雪則在粘結強度較高的雨淞面上迅速增長，形成密度大于0.6g/cm3的較厚的冰層。若溫度繼續下降-15℃～-8℃，原有冰層外則積覆霧凇。這種過程導致導線、架空地線表面形成雨凇、混合淞、霧凇的復合冰層。

二、冰害事故的類型及特點

輸電線路覆冰引起的事故主要有以下幾類：

1.絕緣子冰閃事故。冰中含有污穢等導電雜質時更易造成冰閃，覆冰的存在改變了絕緣子的電場分布，覆冰可以看成一種特殊的污穢。

2.覆冰導線舞動事故。導致線路跳閘停電、斷線倒塔等嚴重事故。舞動時可能引起相間閃絡，損壞地線、導線、金具等部件，導線有覆冰且為非對稱覆冰時，線路易發生舞動。

3.不均勻覆冰或不同期脫冰事故。導線電氣間隙減少而發生閃絡、導線和絕緣子閃絡、絕緣子損傷或破裂、桿塔橫擔扭轉或變形和導線斷裂等情況的發生，大多是相鄰檔的不均勻覆冰或線路不同期脫冰會產生張力差造成的。

4.斷線、斷串、斷聯及倒塔事故，即導線覆冰超過設計抗冰厚度而導致的事故。覆冰使線路弧垂增大，造成閃絡和燒傷、燒斷導線等。造成金具損壞、導線斷股、桿塔損折、絕緣子串翻、撞裂，甚至倒塔等嚴重事故。

三、冰害的防治措施

輸電線路覆冰積雪嚴重威脅著電力系統的安全可靠運行，因此必須采取措施防治冰害事故的發生。

(一)設計避冰

設計輸電線路時，避開覆冰區。在選擇線路路徑時，認真進行覆冰調研，并進行技術經濟比較，應盡量避開重冰區，沿起伏不大的地形走線；同時盡量避免橫跨埡口、風道和通過湖泊、水庫等容易覆冰的地帶；翻越山嶺時應避免大檔距、大高差；沿山嶺通過時，宜沿背風或向陽面走線。對于無法避開覆冰區的輸電線路，設計時應充分考慮線路走廊的地形、氣象等條件，保證足夠的抗冰強度，以防止機械和電氣事故。

(二)抗冰技術

1.輸電線路的抗冰雪措施

輸電線路覆冰的消除可以從以下四個方面入手。

(1)采用融冰技術，使輸電線本身發熱，從而使冰融化。常用的方法有：①采用直流電流融冰技術。利用直流電流在導線電阻中產生熱量使覆冰融化，需要加裝直流換流調壓裝置。②采用交流短路電流融冰技術。主要是在低壓線路上使用，用特設變壓器或發電機供給與系統斷開覆冰線路短路電流。③增大負荷電流融冰。利用電阻發熱進行融冰。對于絕緣的架空地線，可采用此法。在線路導線上通過高于正常運行電流值的電流。

(2)導線振動除冰。通過使輸電線產生振動，實現除冰的目的。具體措施有：①機械除冰。當線路覆薄冰時采用滑車式除冰器進行除冰。②手工除冰。將線路停運，組織人員登桿，采用榔頭進行敲擊，線路覆冰迅速加厚而未達到設計值時，使導線振動以脫冰。

(3)改進結構減冰。通過導線的改進結構，使冰雪不容易附著在導線表面。可使用防積雪型架空導線或在導線上安裝阻雪環、平衡錘。

(4)使用防冰材料，如憎水性涂料。通過使用新型材料或是在導線上涂刷防覆冰材料來防止導線結冰。此方法施工簡單、成本低、效果較好。

2.絕緣子的抗冰雪措施

根據冰災情況統計表明，冰閃幾率與絕緣子串型式密切相關。可采取以下防冰措施：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、在復合絕緣子上插花增加大直徑傘裙，通過這些大絕緣子片或大傘裙隔斷融冰水，使其形成不連續短接的冰凌。③使用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。

3.輸電桿塔的抗冰雪措施

對發生過冰災的線路應優先采取改道方案，盡量減少線路經過較易覆冰的微地形區段，比如相對高聳、突出或者山區風道等微地形區段。在進行改建時，應該對檔距和相應的高差加以限制，對于桿塔兩側大小懸殊的檔距現象的發生要加以避免。

對于沒有辦法進行改變的路徑，同時又處于惡劣微地形環境和惡劣微氣候的線路，應該結合冰災的受損狀況，采用放松導、地線的張力以及適當增設桿塔縮小檔距離等方式，提高導線的安全系數，減少縱向的不平衡張力。

對于沒有發生斷線和倒塔但是覆冰情況嚴重的地段，可以增設耐張塔以及縮短耐張段長度，從而提高線路的抗冰能力。

加強運行管理及建立冰情監測預警系統監測線路參數，包括現場圖像、溫度、濕度、風速、風向、導線的重力、張力和舞動幅度、導線弧垂、絕緣子傾角及風偏角等參數。通過對采集線路參數進行分析，系統作出相應的判斷，然后控制相應的裝置動作。充分利用最新的在線檢測技術，隨時掌握微氣象地區的氣象條件，建立冰害危險點的事實監控平臺。

四、結語

輸電線路的覆冰影響電力系統的安全可靠運行。防止輸電線路冰害事故的處理方法不能一概而論，在實際工作中應根據不同電壓等級、不同覆冰部位、不同嚴重程度，以及電網和設備的實際情況，從有利安全、便利檢修，考慮采用費用低得角度去應對輸電線路覆冰現象，進一步提高電網抗擊自然災害的能力。