输电线路覆冰预防思路

杨勇

摘 要：文章主要分析了输电线路受冰雪灾害影响的因素及其危害，并介绍了目前防治冰雪灾害的现状，提出了输电线路冰雪灾害预防的新思路。

关键词：输电线路；冰雪灾害；综合防治思路

2014年2月中下旬，受大面积降雪和冻雨天气影响，我国大部分地区电网再次遭遇继2008年特大冰雪灾害以来的又一次比较严重的持续低温雨雪冰冻灾害的考验。随着极端恶劣气候出现的概率越来越大，电网之间的联系越来越紧密，电网遭受恶劣气候致命打击的几率更高。如何利用目前比较成熟的管理措施、技术措施、冰雪災害技术措施等手段，全过程贯彻冰雪灾害防治理念，使输电线路冰雪灾害危害降到最低，是我们必须面对的一个重大问题。

1 影响输电线路覆冰的因素

1.1 气象因素

输电线路覆冰主要发生在11月至次年3月间，尤其在入冬和倒春寒时覆冰发生的频率最高。

1.2 海拔高程因素

就同一个地区来说，一般海拔高程愈高，愈易覆冰，覆冰也愈厚，且多为雾凇；海拔高程较低处，其冰厚虽较薄，但多为雨凇或混合冻结。

1.3 线路走向及悬挂高度因素

东西走向的导线覆冰普遍较南北走向的导线覆冰严重。因为冬季覆冰天气大多为北风或西北风，因此，在严重覆冰地段选择线路走廊时，应尽量避免导线呈东西走向。

1.4 导线直径因素

在常见的小于或等于8m/s的风速下，直径小于或等于4cm的导线，相对较粗的导线的单位长度覆冰量比相对较细的导线重；对于直径大于4cm的导线，单位长度覆冰重量反比较细的导线轻；在大于8m/s的较大风速下，对于任何直径的导线，导线越粗覆冰越重，但覆冰厚度随导线直径的增加而减小。

1.5 导线表面电场因素

现场观测及试验研究表明，电场强度较小时导线覆冰量、冰厚及密度随电场强度增加而增加，可当电场足够高时，带电导线的覆冰比不带电导线覆冰少很多，覆冰量与电压极性有明显关系；此外，在强电场作用下，导线覆冰的密度也较无电场时小。

2 输电线路覆冰的危害

2.1 过负载危害

过负载危害，即导线覆冰超过设计抗冰厚度（覆冰后质量、风压面积增加）而导致的事故。机械事故包括：金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻转、撞裂等；电气事故，是指覆冰使线路弧垂增大从而造成闪络和烧伤、烧断导线等。

2.2 不均匀覆冰或不同期脱冰危害

相邻档的不均匀覆冰或线路不同期脱冰会产生张力差，导致导线缩颈或断裂、绝缘子损伤或破裂、杆塔横担扭转或变形、导线和绝缘子闪络及导线电气间隙减少而发生闪络等。

2.3 覆冰导线舞动危害

导线有覆冰且为非对称覆冰（迎风侧厚，背风侧薄）时，线路易发生舞动；大截面导线比小截面导线易舞动，分裂导线比单导线易舞动；0℃时导线张力低至20～80N/mm2易发生舞动。导线舞动的运动轨迹顺线路方向看近似椭圆形，由于舞动的幅度大，持续时间长，轻则引起相间闪络，损坏地线、导线、金具等部件，重则导致线路跳闸停电、断线倒塔等严重事故。

2.4 绝缘子冰闪危害

覆冰改变了绝缘子的电场分布，覆冰中含有污秽等导电杂质时更易造成冰闪。如1988年加拿大魁北克省安那迪变电站连续发生6次绝缘子闪络事故，造成该省大部分地区停电。

3 预防思路

通过上述分析和研究，防治或减少输电线路覆冰给电网带来的危害，应基于“预防为主、综合治理”的思路，从设计源头贯彻消除或减少冰雪灾害对输电线路的危害的思维，切实提升输电线路的本质安全水平，提高其可靠性。

3.1 基本思路

按照事故危害防范措施的优先顺序，着眼于输电线路覆冰事故发生的根源——危险源，在选用防范措施时，首先考虑的是能消除或避免输电线路覆冰事故的各类措施，使输电线路覆冰危害不发生，是比较理想的结果；其次，当无法完全消除或避免输电线路覆冰的时候，应考虑减少或削弱或避免输电线路覆冰事故造成的后果或影响；以上两种措施措施采用后，事故发生的概率会降到很低，最后再考虑当输电线路覆冰事故万不得已发生后的应急处置措施。

基于以上思路，防范输电线路覆冰危害的综合思路如下：

3.2 优先采用设计措施

在设计阶段融入输电线路覆冰防治措施，会使输电线路覆冰事故发生的概率降到最低，且是所有输电线路覆冰事故防治措施中成本最低的措施，据不完全统计，同一类事故的防范在设计阶段做的成本是运行阶段成本的10%左右。

3.2.1 使输电线路不覆冰的措施

对于新建的输电线路，在设计过程中，多收集当地的气象资料，尤其是最近年份极端恶劣气候条件下的冰冻雨雪气象记录，包括要调查清楚已有线路、植物等的覆冰情况（冰厚、突变范围）、季节风向、覆冰类型、雪崩地带、冰冻雨雪气候的持续时间、影响范围、覆冰覆雪厚度、风速等资料，然后进行风险评估，根据评估结果，在输电线路路径选择时，尽可能避开覆冰厚度达到20mm以上、风速大于8m/s的重冰区域，这样尽管可能会因为路径增加建设一次投资会加大，但是后续的运行维护成本会减少，特别是对于骨干、重要输电线路，会大大提高其可靠性，减少因覆冰带来的经济损失。

3.2.2 减少输电线路覆冰危害的措施

对于设计必须经过重冰区的新建输电线路或已运行在重冰区的输电线路，在设计新线路或旧线路改造时，应考虑以下措施：

（1）在重覆冰的地区，架设耐覆冰式的线路，这种线路的杆塔较一般杆塔的机械强度大，档距较短，导线张力较小。

（2）为了避免碰线，导线应采用水平排列的布置方法并应适当地加大导线和避雷线之间的距离。

（3）重覆冰区的线路杆塔选择尽量采用孤立耐张段且使线路档距适当缩小布置形式，使线路即使覆冰导线在耐张段的位移最小，从而减少线路相间短路、与避雷线接地短路的几率。

（4）适当增加绝缘子的片数或采用防污绝缘子，增加绝缘子的爬电距离，减少线路发生冰闪事故的概率。

（5）避免靠近湖泊且在结冰季节的下风向侧经过，避免线路在山峰附近迎风面侧通过，以免出现严重结冰现象。

（6）注意交通运输情况，尽量创造维护抢修的便利条件。

3.3 运行预防措施

3.3.1 调度措施

根据运行经验，详细记录覆冰区域输电线路的运行资料，掌握线路覆冰厚度与运行负荷、当地温度的关系曲线，一方面，在冰雪雨冻的天气情况下，及时调整运行负荷，特别是夜间的负荷，避免线路在低负荷情况下运行，防止线路覆冰；另一方面，当线路已经覆冰，尽量使线路不要超负荷或在较高负荷区域运行，减少不均匀覆冰或不同期脱冰危害。

3.3.2 维护措施

每年覆冰期来临之前，及时检测线路弧垂情况，并进行设计校核，然后将线路弧垂偏大的导线段进行调整，减少导线位移，保持线间距离负荷覆冰期间的安全要求。

4 结束语

随着我国高电压、大电网建设速度的不断加快，全国电网间的互联互通的交换能力空前强大，但是大电网任何一个地方的任意一条输电线路发生覆冰事故，均可能造成电网的崩溃或瓦解。在考虑电网抗冰雪雨冻天气的措施时，要从实际出发，着眼于长远利益，实施标本兼治的综合防治措施，大力提高输电线路的可靠性。