对输电线路冰冻灾害及预防的探讨

　　 摘 要：文章论述了输电线路覆冰形成的原因以及覆冰对电网的危害，提出了预防架空电力线路冰冻灾害的措施。同时对新建的架空电力线路和已有电力线路的预防冰灾和处理手段进行了深入的探讨。
　　 关键词：输电线路 覆冰 预防 处理
　　 中图分类号：F407.6 文献标识码：A
　　 文章编号：1004-4914（2011）12-295-01
　　
　　 我国是发生输电线路覆冰事故较多的国家之一，覆冰事故是冰灾的主要形式，己严重威胁到我国电力系统的安全运行，并造成了巨大的经济损失。因此，对我国输电线路覆冰地区进行气象观测和对覆冰事故进行分析研究是非常必要的。
　　 一、输电线路覆冰的形成
　　 输电线路覆冰的形成一般是在严冬或初春季节，当气温下降至-5℃～0℃，风速为3～15m/s时，如遇大雾或雨夹雪，首先将在输电线路上形成雨淞，这时如果气温再升高，雨淞则开始融化，如天气继续转晴，则覆冰过程就停止；这时如果天气骤然变冷，出现雨雪天气，冻雨和雪则在粘结强度较高的雨淞面上迅速增长，形成较厚的冰层。
　　 如温度继续下降4℃～8℃，原有冰层外则积覆雾淞。在这样一个过程中，出现多次晴冷变化天气，短暂的融化加强了冰的密度，如此往复发展将形成雾淞和雨淞交替重叠的混合冻结物，即混合淞。影响覆冰的因素当具备了形成覆冰的温度和水汽条件后，风对输电线路覆冰起着重要的作用。它可将大量的过冷却水滴不断地输向线路，与输电线路碰撞而被截获并逐步增大形成覆冰现象。一般来说，我国东西走向的输电线路覆冰，普遍较南北走向的输电线路覆冰严重，因此在重冰区线路走线时，尽量避免呈东西走向。输电线路悬挂高度越高，覆冰越严重，因为空气中的液水含量随高度的增加而升高，有利于覆冰的形成。另外，输电线路越粗覆冰也越严重。
　　 二、输电线路覆冰的危害
　　 1.线路超重过载事故。当输电线路覆冰积累到一定体积和重量之后，输电线路的重量倍增，弧垂增大，输电线路对地间距减小，从而导致闪络事故的发生。同时，在风的作用下，两根输电线路或输电线路与地之间可能相碰，会造成短路跳闸、烧伤甚至烧断输电线路的事故。如果覆冰的重量进一步增大，则可能超过输电线路、金具、绝缘子及杆塔的机械强度，使输电线路从压接管内抽出，或外层铝股全断、钢芯抽出；当输电线路覆冰超过杆塔的额定承载限度时，可能导致杆塔基础下沉、倾斜或爆裂，杆塔折断甚至倒塌。
　　 2.相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰造成的事故。输电线路相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰都会产生张力差，使输电线路在线夹内滑动，严重时输电线路外层铝股在线夹出口处全部断裂、钢芯抽动，造成线夹另一侧的铝股拥挤在线夹附近。相邻档张力的不同，还会导致直线杆塔承受张力的能力变差，悬垂绝缘子串偏移很大，碰撞横担，造成绝缘子损坏或破裂；也可使横担转动，输电线路碰撞拉线，烧伤或烧断拉线，杆塔在失去拉线的支持后倒塌。不同期脱冰使横担折断或向上翘起，地线支架破坏，因覆冰不均匀使横担扭转。
　　 3.绝缘子串覆冰造成频繁冰闪事故。冰闪是污闪的一种特殊形式，绝缘子在严重覆冰的情况下，大量伞形冰凌桥接，绝缘强度降低，泄漏距离缩短。融冰过程中，冰体或者冰晶体表面水膜很快溶解污秽中的电解质，提高了融冰水或冰面水膜的导电率，引起绝缘子串电压分布及单片绝缘子表面电压分布的畸变，从而降低了覆冰绝缘子串的闪络电压。融冰时期通常伴有的大雾，使大气中的污秽微粒进一步增加融化冰水的导电率，形成冰闪。
　　 三、新建架空电力线路防冰冻灾害的策略
　　 架空电力线路的设计施工部门要与当地的气象部门加强互动联络，从气象部门获取本地区的历年气象记录，特别是冰冻灾害的记载，从掌握的资料中找出冰冻灾害产生的性质、发生时间、区域分布、持续时间等，据此进行有目的的预防和前期设计与维护。在已经掌握的气象资料的基础上，合理地进行冰冻灾害区域的划分，选择不同的线路施工设计进行冰冻灾害高发区的架空电力线路的施工，在保证线路安全运行的同时，减少铺设电力线路的成本。
　　 1.冰冻灾害区域的划分及取值。由于架空电力线路经过区域的复杂性，局部气候和地形就能够对其产生较大的影响。另外，由于沿线冰冻灾害状况之间有差异，因此不能只是通过一个固定冰厚设计值来予以防护。为了更好地实现线路的全面防护和重点地段的安全，要在已有气象资料的前提下，结合线路经过的区域及其地形特点，进行科学全面地分析，从而合理地确定冰厚设计值。
　　 2.架空电力线路铺设路径的选择。选择架空电力线路铺设路径时要尽量避开冰冻灾害严重的地段，在施工的时候要尽量做到最大限度避免在地形起伏较大区域铺设架空线路；架空线路要避免通过风道、湖泊等容易产生冰冻灾害的地带；架空线路翻越山区时，要减少大档距、高落差情况的出现；减小架空线路的转角度。
　　 3.架空电力线路抗冰冻灾害的设计原则。如果架空电力线路没有办法避开冰冻灾害多发地段，在这种情况下应采取抗冰设计。设计的冰厚值在20毫米及更大时要根据重冰冻架空电力线路设计规定的要求进行设计，冰厚值在15毫米的设计可按照上述规定进行设计，但是不能采用放松电线的应力的方法预防与处理架空电力线路冰冻灾害的方式进行。一方面要提高线路的抗冰冻能力，另一方面要防止线间故障的发生。对于已经设计了抗冰冻能力的架空电力线路，由于冰冻区域的划分可能存在一定的差距，为了保证线路运行的安全性能，最好要进行融冰措施的确定，以更好地维护和管理冰冻区的电力线路。为了更好地进行特殊时期的架空线路的融冰，要在规划设计之时就充分地考虑到电厂、变电站设备的融冰电源灯装置的安装和运行。
　　 四、已有架空电力线路预防冰冻灾害的措施
　　 1.改造已运行的架空线路。对处于海拔较高的地段以及处于峡谷口、风道等位置的架空线路，要进行合理的改道施工。对于重冰地段的架空线路要按照新的抗冰冻灾害要求进行全面的改造，以提高预防冰冻灾害的能力。
　　 2.对无明显微气候地区要实行融冰措施预防冰冻灾害。笔者多年的维护管理经验表明，要想在没有明显微气候或者地形变化的地区预防冰冻灾害采用融冰措施是有效的方法。在进行融冰操作的时候要中断供电线路，而且融冰需要大量的电能，操作起来比较繁琐。因此，各地在实际运行中很少使用这一方法。短路融冰是一种常用的融冰方法，在治理冰冻灾害的工作中，应满足短路融冰所需条件，发电厂和变电站等要提供线路短路融冰的电源，线路上要确定好短路的位置，要根据监测点提供的信息，进行短路融冰的设计等。对于融冰电压的选取，一般情况下可以选择发电厂的标准电压，需要在某一特定的融冰电压开展工作时，可以把两台变压器进行串联工作，以取得更好的短路电压融冰效果。
　　 五、结语
　　 输电线路的覆冰影响电力系统的安全可靠运行。在技术经济合理情况下，设计上凡能避开重冰区的应避开重冰区，不能避开的，可在设计上采用降低结冰的设计方法或采用重型抗冰塔来抗冰。防治覆冰事故的发生，关键是准确把握输电线路所经地区气象资料、微气候及微地形，从而在设计、施工和运行维护上采取针对措施。要加强对架空线路冰冻灾害的预防和设计，以保证架空电力线路的安全运行。
　　
　　 参考文献：
　　 1.陈斌，郑德库.架空送电线路导线孤冰破坏问题分析[J].吉林电力，2