輸電線路冰害事故及原因研究

摘 要：輸電線路運行中，若發(fā)生冰害事故，則會造成很大的損失，影響著線路運行的安全性和效益，比如造成大規(guī)模停電。因此深度分析此課題，提出有效的應對措施，具有現實的意義。現針對輸電線路冰害事故，做簡單的論述，總結了事故發(fā)生的原因，提出了事故處理和防范策略，共享給相關人員參考。

關鍵詞：輸電線路；冰害事故；安全性；效益

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0089-02

近年來，我國電網規(guī)模不斷擴大，大面積冰害事故頻繁發(fā)生，尤其是2008年1～2月份，我國南方電網出現了嚴重的冰害，造成了1252條110～500kV線路倒塔7377基、3092基受損，13888條10～35kV線路故障停運，損失重大。自此之后，不斷加強輸電線路建設和運維管理力度，提升建設標準，強化運行管理，獲得了不錯的成效。現結合具體實踐，總結防范輸電線路冰害事故的方法。

1 覆冰的類型

輸電線路覆冰指的是，云中、霧中或者空氣中的水分，在0℃條件或者更低時，同輸電線路導地線表面碰撞并且凍結的現象。依據覆冰的危害，以及覆冰表現特性，具體分為以下類型：①雨凇。雨凇較為堅硬，密度在0.8～0.9g/cm3范圍內或者更大，粘附力比較強。此類覆冰發(fā)生在低海拔地區(qū)，形成溫度為-2～0℃；山地輸電線路，雨凇形成的條件，包括大風、冰晶/水滴、氣溫-4～0℃。因此結構比較緊密，而且附著力很強，給輸電線路造成的危害極大。②霧凇。霧凇密度范圍為0.3～0.6g/cm3，在物體迎風面凍結。形成條件包括中等風速、氣溫-13～-7℃，造成的危害很大。③混合淞。主要由透明和不透明冰層交錯形成，密度范圍為0.6～0.8g/cm3。在低地的形成條件為，冰晶/雨滴、氣溫范圍-5～0℃；在山地的形成條件為，冰晶/雨滴、氣溫范圍為-10～3℃，對輸電線路的危害極大。④雪淞。此類覆冰對輸電線路不會造成極大的危害，不過積雪過大，當融化時，會引發(fā)絕緣子融冰閃絡事故。

2 輸電線路冰害事故與原因分析

2.1 過荷載

輸電線路冰害事故中，過荷載是引發(fā)事故的重要原因。過荷載指的是導線覆冰的增加，使得所有支持結構以及金具的垂直荷載增加。隨著導線迎風面覆冰厚度的不斷增加，輸電線路的水平荷載也會隨之增加。若覆冰嚴重，會造成導線和地線斷裂以及桿塔倒塌等問題。事故發(fā)生的機理如下：隨著覆冰的積累，達到相應體積以及重量后，輸電線路的重量會增加，弧垂也會增大，導線對地間距不斷減小，極易發(fā)生閃絡事故。當弧垂增大，加之風力作用的影響，使得兩根導線或者導線與地之間產生碰撞，進而引發(fā)短路跳閘事故，燒傷或者燒斷輸電導線。若覆冰的重量增加，超出導線和金具等的機械強度，使得導線從壓接管內抽出，或者外層鋁股全部斷裂、鋼芯抽出。除此之外，導線覆冰超出線路桿塔的額定荷載，極易引發(fā)桿塔基礎下沉或者傾斜等事故。

2.2 冰 閃

輸電線路冰害事故中，冰閃較為常見，為污閃的一種。發(fā)生嚴重覆冰時，絕緣子的強度會不斷降低，泄漏距離不斷縮短。受到晶釋效應的影響，融冰期間，冰層表面水膜的電導率能力較強，使得泄漏電流增加。除此之外，冰棱間隙會使得絕緣子串電壓分布產生變化，以及單片絕緣子表面電壓分布產生畸變，使得覆冰絕緣子串閃絡電壓減少。在產生閃絡時，持續(xù)電弧會燒傷絕緣子，造成絕緣強度降低。

2.3 覆冰舞動

受到風的作用，不均勻覆冰導線處于低頻率（0.1～3Hz）以及大振幅（超過10m）的自激振動下，會產生舞動的情況。振動的表現形態(tài)，具體為一個檔距內僅一個或者少數幾個半波。若產生舞動，會引發(fā)各類事故，比如閃絡和跳閘等，甚至造成斷股和斷線等事故。一般來說，造成輸電線路舞動的原因如下：①覆冰。此因素為舞動產生的必要條件，覆冰多發(fā)于風作用下的雨凇以及霧凇等堆積在輸電線路的天氣下。②風。風也是造成覆冰舞動的必要條件，決定了線路舞動的大小以及狀態(tài)。③線路參數。從覆冰舞動產生的原因來說，線路參數是造成舞動的內在因素。一般來說，大截面和多分裂導線扭轉剛度大，極易造成偏心覆冰，所以大截面導線照比常規(guī)截面的導線，更容易產生舞動。除此之外，分裂導線照比單導線更容易造成舞動。導線的表面越粗糙，那么就越容易結冰，進而引發(fā)嚴重的導線覆冰情況，產生覆冰舞動。除此之外，導線的張力越大，則弧垂就越效，則產生覆冰舞動以及相間碰線的可能性就越小，不過張力越大，就更容易使得微風振動的增強。若檔距大，那么導線吸收的能量就越大，覆冰舞動的幅度就越大，因此在易舞動區(qū)域要盡量減小檔距[1]。

2.4 脫冰跳躍

一般來說，覆冰輸電線路在氣溫增加或者自然風力的作用下，或者人為振動敲擊的作用下，極易產生不均勻脫冰或者不同期脫冰情況。覆冰厚度的不斷增加，使得導線拉力隨之增加，造成導線弧垂在增大。若出現大段或者整檔脫冰的情況，因為導線彈性儲能的快速轉變，變成導線的動能以及位能，使得導線向上跳躍，并且減小導線對地線的間距，使得導線對地線放電，引發(fā)線路跳閘故障。

3 輸電線路冰害事故的防范和處理策略

3.1 提升巡視水平

輸電線路覆冰情況的發(fā)生，具有必然性，為更好的應對，需要加強線路巡視。隨著輸電線路建設的增加，使得巡視工作量隨之增加，若采取人工巡視的方式，難以保證巡視工作到位[2]。因此建議引入智能巡視技術，利用大數據智能巡視系統(tǒng)，輔助輸電線路巡視工作。以某電力公司，使用此系統(tǒng)，一周完成了4條輸電線路以及400多基鐵塔的遠程巡視，節(jié)約了大量的資源，而且提高了巡視工作的質量，使得巡視工作更加全面和精準。目前，此公司利用大數據智能巡視技術，采集了圖像14422張，采集覆冰數據43200條。在覆冰嚴重時期，對產生的冰害事故，結合運行數據，快速制定解決對策，避免了事故擴大。

3.2 提升輸電線路建設標準

從當前電力企業(yè)實際來說，通過不斷提升設計規(guī)范和標準，使得輸電線路的抗冰害能力水平得以有效提升。以某公司為例，將500kV輸電線路抗災能力標準，從30年一遇，提升為50年一遇；將220kV以及110kV輸電線路的抗災能力標準，從15年一遇，提升為30年一遇；對于特高壓線路，按照100年一遇建設。不斷加強設計和建設環(huán)節(jié)的把控，提升線路的抗冰害能力水平。

3.3 制定合理應急預案

結合輸電線路冰害特點，制定合理的應急處理預案，做好防范和處理。從多年的工作實踐來說，對于輸電線路冰害的處理，可采取以下措施：①熱力除冰法。利用電阻性磁鐵以及斷流電流，實現除冰。在實際應用中，此方法成本較高，所以多用于覆冰期。②機械除冰法。在我國多數地區(qū)，機械除冰法的應用，能夠獲得不錯的成效，應用較為廣泛。不過在青海和西藏等地區(qū)，此方法不適用。③被動法。基于地球引力和風力等作用機理，并且應用附加能量，實現覆冰的預防或者除冰[3]。

4 結束語

綜上所述，輸電線路冰害事故的發(fā)生，是在多重因素的作用下形成。若產生冰害，則會造成很大的損失，比如經濟損失，因此需要做好防范和治理。在具體實踐中，要從線路建設和運維方面入手，加大控制力度。

參考文獻

[1]周思明，易資興.輸電線路冰害事故及其防治對策研究[J].南方農機，2017，48（19）：71+78.

[2]陳興旺，梁鵬飛.超高壓交流輸電線路冰害及防冰害措施研究[J].低碳世界，2017（36）：105～106.

[3]馬曉紅，穆青青，潘哲哲.輸電線路大范圍冰害事故分析及對策[J].通信電源技術，2018，35（03）：245～246.

收稿日期：2018-11-2

作者簡介：周金發(fā)（1986-），男，工程師，主要從事輸電線路相關工作。