全國輸電線路覆冰情況調研及事故分析

王強

【摘 ?要】近年來，由于輸電線路上覆冰引起的線路斷線頻繁發生，對電力系統的安全運行以及經濟損失造成了巨大的影響。本文主要從輸電線路發生覆冰的原因以及影響覆冰的不同因素等角度出發，提出了些許防止冰害事故的技術措施。

【關鍵詞】輸電線路;覆冰;原因;防治

嚴重的冰雪天氣往往會帶來輸電線路覆冰現象的發生，這種覆冰現象對電路傳輸有很大影響。線路覆冰就是在線路的表面形成一層較厚的冰，首先這些冰較厚時可能會造成輸電線路承受較大的承載力而出現斷裂等現象發生，同時線路的超負荷也可能會造成桿塔出現傾斜甚至倒坍。最后在地形特殊的地區還可能會造成輸電線路的舞動現象。舞動現象就是在山谷的風口處，由于風比平坦地區較大，而且較為持續，線路上的覆冰在風的作用下就會出現振蕩現象甚至是有節奏、低頻率的舞動現象，這種舞動以及振蕩現象的慣性作用會使線路與桿塔產生共振，從而對桿塔產生更大的波動，更容易造成桿塔的倒塌傾斜，金屬器具同樣也會造成不同程度的損壞。輸電線路的覆冰現象對電力系統的影響非常大，卻又是難以避免發生，在我國就有多次嚴重的輸電線覆冰現象。

1 ?輸電線路覆冰事故的原因分析

輸電線路出現覆冰事故并不是偶然的，其中存在著諸多的原因，接下來我們就輸電線路覆冰事故的原因進行分析。

1.1、天氣與地形共同造成

造成輸電線路覆冰現象的罪魁禍首就是惡劣的氣候條件，其次在加上特殊的地形狀況，使覆冰現象更容易發生。以2008年郴州的嚴重冰雪災難為例進行分析。郴州位于南嶺山脈北麓，呈現南高北低的地形特點，并且是三面環山。北下的冷空氣與南上的暖濕空氣就在這里相遇。還有就是郴州地處長江與珠江的分水嶺上，在這一特殊的地理部位特別容易形成霧凇。種種原因形成這場特大冰雪災害，造成覆冰現象迅速形成并且持續了很長的時間，最終導致了嚴重的覆冰事故。

1.2、設計抗冰厚度不夠

在進行輸電線路設計時，會根據地理位置、天氣狀況以及歷史經驗對抗冰厚度進行估計，然后根據抗冰厚度進行設計，制定一定的抗冰措施，保證對一定的覆冰狀況能夠輕松解決。但是在進行抗冰厚度的設計時可能出現偏差，或者當年的冰雪災害比較嚴重，遠遠超出了抗冰厚度的設計值，造成對很到狀況的發生都沒有預警，沒有與之相對應的解決對策，最終造成了覆冰事故的發生。

1.3、線路舞動現象

前文已經說過了線路舞動現象，這種現象的發生使之前的覆冰狀況產生更嚴重的后果，因此要避免線路舞動現象的發生。

1.4、覆冰產生的不平衡張力

輸電線路的覆冰現象分為均勻覆冰與不均勻覆冰，均勻覆冰雖然會給線路產生過大的荷載，但是不均勻荷載較之均勻荷載，會使輸電線路產生不平衡張力，更容易造成輸電線路的斷裂，鐵塔的傾斜或坍塌，會使線路覆冰事故產生更嚴重的后果。

1.5、缺乏經驗

輸電線路覆冰現象的發生，在很大程度上可以由發生的應對措施很好的解決，但是我國在遇到覆冰事故時表現出了明顯的經驗不足，處理不當現象的發生。電力系統的發展越來越快，使電網線路越來越壯大，天氣狀況卻又處于無法控制的階段，各種特殊天氣狀況的發生，種種原因給政府帶來了越來越多的困難，盡管在發出冰雪災難預警之前以及在覆冰事故發生之后政府采取了多項措施進行預防以及解決問題，但是，多次覆冰事故解決之后再進行總結分析時就會發現在最緊要關頭采取的措施并不能有效解決問題，采取的措施也不夠完善，應對時不夠冷靜，缺乏經驗的表現比較明顯。

2覆冰的影響因素

當水汽與溫度為覆冰創造了形成的條件后，而且風也對導線覆冰有著非常關鍵的作用。在風作用之下，大量過于冷卻的水滴由此進入了送電線路，之后和導線發生了碰撞并且被截獲，繼而導致了水滴逐漸開始增大，最終導致覆冰的現象發生。據觀測的結果顯示，覆冰先成長部位為導線的迎風面，當這個迎風面接近了某一個覆冰的厚度時，在重力的作用影響之下，將讓導線發生扭轉，使得新迎風面的“誕生”。之所以覆冰逐漸開始增大主要是因為導線不斷的扭轉，而在該作用之下，導線的上面也形成了橢圓形或者圓形的覆冰。另外，對覆冰造成影響的因素不只是風速，其中風向也對導線覆冰有著影響，較輕覆冰的現象主要是發生在導線和風向平行的狀況，或者是風向與導線間的夾角大于150度或小于45度;然而當導線和風向垂直.或者是二者間夾角為45到150度之間時，此時覆冰的現象較嚴重。不僅如此，導線懸掛的高度、線路的走向及導線直徑也會對導線覆冰量造成一定的影響。一般的情況之下，我國南北走向導線的覆冰要比東西走向導線的覆冰現象較弱一些。所以，在覆冰較為嚴重的地區在可以確定線路的走向時，應盡量避免線路為東西走向。另外.隨著導線懸掛的高度越來越高，覆冰的現象就越嚴重，主要是由于導線懸掛的高度對其造成的影響，空氣里液水的含量也會隨之升高.從而導致覆冰的形成。導線的粗細也會對覆冰量造成影響，一般而言，導線越粗，覆冰的量也會隨增加。

3 輸電線路覆冰事故的防御與解決措施

在應對輸電線路覆冰事故時，我國主張采取五個步驟，即為“避、抗、融、改、防”。在應對線路覆冰事故要圍繞這五點找到相應的解決對策。

3.1、線路設計階段

在線路的設計階段，要對抗冰厚度做準確的分析與評價，對地理位置與天氣狀況結合歷史經驗，對抗冰厚度做最壞的打算，盡量提高抗冰厚度的上限，保證以后的覆冰事故的冰雪厚度都在控制范圍之內。當然抗冰厚度也不能無限度的大，那樣會影響線路的施工與正常使用，一定要根據實際情況設定。在出現特大冰雪災難時，如果僅僅采取“避、抗、融”措施并不能有效解決覆冰事故，就要求在設計階段，將電網的設計標準做相應的提高，特殊地區設計抗病厚度也要有所增加。

3.2、新建線路階段

在新建線路時，要嚴格按照施工設計方案進行施工，在施工過程中，要根據施工地點的冰雪情況，對施工的線路與方式進行合理的設計，盡量避免特殊地形，為以后的冰雪災難做初步的防御。

3.3、防冰措施

最有效的防冰措施就是在設計階段，避免將輸電線路設計在容易出現冰雪現象的地理位置，例如山谷口、分水嶺、水源較多的位置。其次當線路必須要通過這些特殊地理位置時就要加大設計標準了，保證抗冰厚度能都應對覆冰事故，從而保證線路在冰雪天氣能正常運行。

3.4、除冰措施

在防冰措施失去作用時，就要及時的采取有效的除冰措施。除冰方式主要分為以下幾種。首先是熱力融冰，就是用溫度較高的導體對冰雪進行加熱，要注意溫度不能過高，對輸電線路產生影響。其次就是機械除冰，主要是通過機械的震動，將覆冰擊碎，使之脫落。最后就是自然方法，當冰雪較厚時在其他自然力的作用下就會自動脫落，但是這種方式很緩慢，效果也不明顯。

3.5、防舞措施

線路舞動現象對線路覆冰事故的影響非常大，要解決舞動現象首先要避免在風力較大又較多的地點設置線路，其次就是通過提升線路的機械強度來抵抗舞動現象。最后還可以通過改變輸電線路的特性來抑制線路的舞動現象發生，也可以提高線路的防風阻力或者改變氣流來改善舞動現象的發生。

4 防治的措施

隨著我國經濟快速的發展，我國政府越來越重視電網建設的發展，但是面對這樣不可預料的自然災害對我國電網建設的不利影響，我國的相關人員進行了一定程度上探討研究。雖在我國的雨雪自然災害是無法預料的，但是我們依舊可以從改善輸電線路做起，做到真正意義上的防范，這些防范措施主要有以下幾點：

4.1提高工程設計標準，把好設計和施工質量關

線路設計選線時，盡量避開重冰區，如無法避讓可采取：

①在風速和覆冰厚度上要研究，設計條件要至少按30年一遇的強冰雪天氣進行設計;

②導線、絕緣子及金具使用加強型的，鐵塔要選用呼稱高低而且受力較大的;

③減小檔距，多設耐張段，多采用耐張塔，盡量減少事故時的影響面積，防止事故擴張;

④注意導線、絕緣子、金具、桿塔、拉線的質量，確保達到設計的應力要求;

⑤塔基的澆筑、導線弧垂要嚴格按設計施工。

4.2加強日常維護管理，搞好線路通道內障礙物的清理（樹木、灌、喬木、配電線路等）

進入覆冰季節前，運行單位及時組織線路巡線員對所轄輸電線路進行巡視，仔細檢查電力線路可能存在的問題，如拉線的松緊，導線絕緣子的完好，線路通道內樹木的生長高度、輸電線與配電線的交叉距離等，及時發現及時處理，避免發生覆冰后導線與交叉跨越限距不足的跳閘故障、倒塔、倒桿及斷線事故。

4.3采取輔助可行的防導、地線覆冰措施

①沿導、地線每隔一定間隔裝設一個特制的隔冰塑料環，以阻止冰雪沿導線絞合方向逐漸發展成連續的圓筒狀冰柱。當冰雪發展到環處被阻擋，使冰繼續增厚，直至脫落。

②沿導、地線每隔一定間隔加裝帶有力臂的防冰球。主要作用是限制導、地線發生繼續扭轉覆冰。當迎風面覆冰后，由于受到防冰球給導線一個反向扭力的作用，覆冰達到一定厚度時導、地線也不會很快發生扭轉，由于受覆冰自身重量和風力的作用，將會發生覆冰自行脫落，避免發生導、地線上形成圓形或橢圓形覆冰。

③采用具有防覆冰功能的新型的改性硅溶膠-苯丙乳液為基料，吸光性能良好的過渡金屬復合氧化物為顏料的疏水防冰涂料，有一定的防覆冰效果，是輸電線路防覆冰的一種簡便易行的防范措施。

4.4導線覆冰后采取機械除冰

魁北克電力試驗研究院（IREQ）研制開發了遙控破冰機器人。破冰機器人可將兩鐵塔之間線路上的覆冰剪碎，進行除冰，其不受線路金具影響，可以翻越線路上藍球大小的障礙，物遙控破冰機器人使用蓄電池，在線路停電狀態下進行工作（遙控破冰機器人除了清除線路覆冰，還可以檢查、清掃架空地線、線路和線路金具）。

5 結束語

由于我國幅員遼闊，冰雪災難發生的地點較多，因此發生線路覆冰事故的可能性就較多。為了避免線路覆冰事故對人們生活工作的影響，要對天氣狀況進行實時的監控，在冰雪災難到來之前做好防范措施，同時在覆冰事故發生時，相關工作人員也要冷靜對待，分析實際情況，采取有效的措施解決事故帶來的問題，將維護電網的正常運行視為己任！

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（作者單位：國網山西省電力公司呂梁供電公司輸電二工區）