冰害对输电线路运行安全影响及防治措施

摘 要：输电线路覆盖范围很广，尤其是超、特高压输电线路的重要通道设置了多条线路，由于它的距离很长，线路周围的自然环境、地理环境又十分复杂，因此电网运行常常会受到恶劣自然条件的影响。本文立足于高压输电线路跳闸率以及常见运行故障，对冰害故障形式以及主要特征进行了分析，并根据分析结果提出了有效防治措施。

关键词：冰害；输电线路；安全；防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.164

输电线路覆盖范围广，输送距离长，尤其是超、特高压线路更是如此。输电线路距离长，沿线自然环境以及地理环境条件十分复杂，因此更容易遭遇恶劣自然条件的袭击。需要特别指出来的是，某些重要输电通常设置的超、特高压线路较多，因此当出现极端恶劣的天气条件时，多回线路掉闸的可能性很大。

1 冰害故障特征

首先从冰闪机理入手展开分析。当处于轻覆冰条件时，绝缘子闪络在冰污条件下形成，它会受到绝缘子表面冰污导电性能的影响，如果冰闪出现于融冰期间，那么放电电弧轨迹会紧贴绝缘子表面进行。调查发现，由于很多线路表面有污秽，因此当线路表面覆冰时，冷却水的电导率会受到自然环境的影响，事实上，对冰闪特性具有影响作用的污秽是线路表面污秽与覆冰共同作用的结果。处于冰层中的导电离子移动轨迹沿表面进行，因而最大的离子浓度存在于冰表面，当处于融冰阶段时就容易出现电导率很高的水膜，这样，冰闪电压则会降低。与污闪机理相比，轻覆冰时的冰闪机理极其相似，为了预防轻覆冰闪络的出现，可以通过增加爬电距离和清扫线路污秽两种手段来进行，适当增加绝缘子数量和长度，出现雨雪天气时及时清扫。当处于重覆冰条件时，绝缘子闪络会受到冰凌衔接度以及冰柱形状的影响，放电电弧轨迹会沿着冰柱表面进行。通常，线路所在区域的海拔越高，覆冰也会越厚，覆冰厚度主要受低温天气持续时间的影响。通过间插伞径不同的绝缘子、V型串和倒V串布置、增大双联串间距等措施来提升绝缘子冰闪电压。试验也研究，出现不同程度提高的闪络电压比例约为50%。

偏心覆冰的出现使导线截面特征出现变动，因而会在风力作用下出现导线舞动的现象。试验发现，覆冰厚度与覆冰导线发生舞动的最低阈值之间呈负相关性，即厚度越大，最低阈值越低，出现导线舞动的可能性越大。有时覆冰线路的冰层厚度虽然并不大，可是由于冰层厚度不均衡，当风向、风速、线路、偏心覆冰等因素满足一定的条件时，也会出现导线舞动现象。

2 预防措施

2.1 建立运维大数据综合分析系统

将冰区数据、地理数据、气象数据、地理数据以及运行数据结合在一起，并以数据分析为基础建立输电线路全域数据系统。利用数据挖掘技术发现其中的规律以及特征，构建不同类型的故障分析模型，以便制定行之有效的极端气候防灾措施以及应急抢修方案。

2.2 研发自动化检测装置和机械化检修设备

随着输电线路距离的增加以及电压等级的升高，输电线路的检测、监控、维修技术必须朝着智能化、自动化方向发展。

从输电线路状态检测来分析，可以通过巡检平台以及在线监测来提升感知输电线路状态的能力，并与计算机技术、通信技术以及信息技术结合，构建起智能输电网络体系。在线监测技术常用于输电线路状态感知领域，当前开展的在线监测项目种类已经达到11类。可是在实践中，监测装置时常会出现故障，大多是由电子器件以及电源引起，因此未来应该着手研发性能良好、使用周期长、状态稳定的新型在线监测设备。从巡检平台角度来分析，应该着力研发无人机巡检技术，并加以应用，无人机配备了紫外成像仪、可见光检测仪、红外成像仪等新型设备，可以很好地满足线路巡视要求。最新的无人机巡检系统遥控距离已经超过了30千米，包括GPS 自主线路导航控制、飞行稳定控制、线路杆塔自动跟踪等在内的飞行控制功能已经全部实现，可见无人机巡检技术正在朝着全自动的方向飞速发展。从检修装备来看，直升机与绝缘斗臂车在发达国家的线路检修中得到了很好的应用，这主要因为该作业平台具有较高的安全性、操作便捷。我国接下来应该在500 kV 交直流输电线路检修中应用绝缘斗臂车，在特高压交直流输电检修中加大直升机的应用。

2.3 研究多种监测方式相结合的一体化监测系统

由于山区、冻土区以及高原区的气候条件比较极端，极容易出现自然灾害，因而电网设备监测方法的应用限制条件很多。可以对卫星广域遥感遥测技术展开深入研究，以便对线路动态进行全天候动态监测。有了卫星遥感技术，即使在极端恶劣的自然条件下也能广域监测输电线路走廊的地理环境、线路故障等，如监测地质灾害、监测走廊山火等，有了准确有效的监测数据，才能更好地完成故障抢修工作。由于一些重要输电通道集中了很多超、特高压输电线路，因此有必要将多种监测方法结合在一起，建立起立体化监测系统。

2.4 构建输电线路一体化运维体系

建立起输电线路一体化运维体系，该体系包括感知监测系统、故障分析系统、检修运维系统三部分组成。为了更好地感知和监测线路状态，建立起由直升机、无人机、智能机器人组成的巡检系统、包括各种仪器与设备的检测系统和监测系统以及基于卫星遥感遥测技术的广域感知与监测系统组成的地空立体化系统。为了更好地分析线路运行状态，并及时对故障做出预警，应利用故障分析模型，建立起线路故障辨别与预警系统。最后，关于线路的检修以及维护方面，应研发智能化、自动化故障辨别设备，这样才能准确辨别出线路故障，并及时进行维修。

3 结语

综上所述，冰害对输电线路的安全造成严重的影响，应该从感知监测、状态分析、检修维护三方面入手，并结合现代科学技术，建立一个高效、自动、智能的运维体系。

参考文献：

[1]胡毅，刘凯，吴田.输电线路运行安全影响因素分析及防治措施[J].高电压技术，2014（11）.

[2]方宏，杨帆，文宗滈.输电线路运行安全影响因素及防治措施探析[J].中国高新技术企业，2015（11）.

[3]王思源.输电线路运行安全影响因素分析及防治措施[J].中国新技术新产品，2015（10）.

作者简介：杨舟（1994-），男，湖南益阳人，本科，研究方向：电气工程及其自动化输电线路方向。