超高压输电线路防凝冻灾害技术措施分析

陈文正 杨 震 任 磊 张 国

国网山西省电力公司检修分公司

超高压输电线路防凝冻灾害技术措施分析

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众所周知，覆冰积雪属于自然界中比较典型的现象，但是这对超高压的输电线路带来较大地危害性，因此，在电力系统中，需要对这种超高压输电线路进行防凝冻灾害的处理，尤其是在大力推进西部发展中所架设大量超高压的输电线路，它们大多数处于自然环境比较复杂的地段，如有的穿越峡谷、河流等，一旦遇到凝冻灾害，就会带来极其严重的后果，因此电力部门需要积极地做好超高压输电线路的防凝冻灾害措施，以便减少损失。

超高压；输电线路；防凝冻技术

由于输电线路覆冰严重，大大超过了原设计条件，致使多条输电线路铁塔、导线、绝缘子、金具等受到严重损坏。针对本次凝冻灾害情况，应深入分析其特点和原因，从输电线路的设计、施工、运行和科研等方面找出薄弱环节，采取相应对策，提高电网抗击严重自然灾害的能力。本文主要针对超高压、特高压输电线路的防凝冻灾害设计进行分析研究。

1 简述线路覆冰凝冻的形成

对于电路输电所面临的覆冰凝冻主要是由于风速风向、空气温度以及空气中所包含的液态水含量较高等因素而导致其产生的，每年的冬季与初春是其高发时期，在气温下降到-5～0℃、风速为3～15m/s时，如果时期遇大雾、小雨等天气情况，将会逐渐地在输电线路中形成雨凇，随着气温继续变冷或者是气温持续地下降，冻雨与湿雪则会逐渐的转向雨凇，而冰面也会急速地增长，由此形成较厚冰层；当气温下降到-15～-8℃时，那么原有的冰层外侧会积覆雾凇，由此导致输电线路的表面逐渐由雨凇过渡至混合凇再转向雾凇复合冰层，从而增加输电线路的负担；当输电线路发生覆冰时，而风速则会对高压输电线路上的覆冰起着加剧的作用，由于超高压的输电线路位置比较高，当前处于凝冻的状态，如果此时风力较大不仅会加速凝冻的形成，而且严重的情况之下，还会导致输电出现受到损害或者是断裂的现象，从而对高压输电线路带来极大地破坏性。

2 超高压输电线路防凝冻技术原则

超高压输电线路防凝冻技术措施的选取应遵循因地制宜等技术原则，在全面跟踪输电线路所建区域冰雪、冰冻灾害对电力线路相关设施可能造成损害的情况下，结合超高压输电线路设计覆冰标准，详细统计建设区历年冰雪天气以及覆冰实际数据信息，对可能给输电线路带来严重破坏的冰灾特征进行认真分析研究，从而制定完善的输电线路防凝冻预防措施和应急治理处理方案。从大量超高压、特高压输电线路防冰雪相关工作经验可知，目前我国超高压输电线路防覆冰凝冻主要按照“避、抗、溶、改、防”字方针展开实际工程。其中“避”就是在输电线路路径选址过程中，应尽量避免或减少横跨山口、丫口、风口以及湖泊等不利地势；“抗”就是提高输电线路防凝冻设计标准，使线路在设计气象等条件下能够抵御自然冰负荷的破坏，从而确保输电线路安全可靠的运行；“改”即针对输电线路中存在设计考虑不周等问题，为了避免线路受冰害影响，通过改道等技术措施避开重冰区，提高线路运行安全性；“防”就是结合当今输电线路先进的防凝冻新工艺、新材料，防止或减少导线覆冰程度。综上所述，超高压输电线路防凝冻技术原则，就是结合工程实际情况，采取各种有效的技术方案、新工艺、新材料等，使冰在输电线路上无法覆盖积累，使覆冰始终处于“可控、能控、在控“的良好循环状态，确保导线上的总覆冰荷载始终处于输电线路设计允许范围内。

3 超高压输电线路防凝冻技术策略分析

3.1 除冰技术策略

对于超高压输电线路防冰的技术，可以采用除冰的方式，虽然当前国内外所有的除冰技术大致有三十多种，但是从其原理分析，可以将其分为三大类，它们分别是机械除冰、热力融冰以及被动除冰，其中机械除冰主要是使用外力的作用强制使覆在线路中的冰块脱离，其中电磁力与电脉冲可以对覆冰产生良好的效果，尤其是对于雾凇的处理具有明显的效果；热力除冰是将附加的热源或者是输电线路自身所产生的热量，融化已经覆盖在输电线路上冰块，例如湖南电网在近几年来经常采用三相短路的电流使其达到融冰的效果；被动除冰则是将输电线路的导线安装一些阻雪环或者是平衡锤，一旦输电线路上积累大量的冰块之后，其可以利用一些自然外力，例如风，使输电线路上的冰脱离。

3.2 注意事项

可研、初设阶段的路径选择。在线路设计的可研、初设阶段，选择合适的线路走廊，降低线路平均海拔，注意微地形的影响，尽量避免经过覆冰严重地段。在选择线路路径时应尽量避开重冰区，沿起伏不大的地形走线；尽量避免横跨垭口、风道和通过湖泊、水库等容易覆冰的地带；翻越山岭时应避免大档距、大高差；沿山岭通过时，宜沿背风或向阳面走线；应避免使转角点设立在突出开阔的山脊或分水岭上，转角角度不宜过大。

对覆冰情况进行细致的调研工作，慎重划分气象分区。由于全球气候的变化，近年来全国很多地方均出现了少有的灾害性气象，需要注重与气象部门加强联系，充分掌握线路沿线气象条件。

增加中冰区设计条件及相应措施。为了提高杆塔的抗覆冰过载能力，同时处理好安全与投资的关系，在现行的设计规程和重冰区设计规定之间，增加10～20mm中冰区设计条件。

适当提高地线支架的抗冰能力。地线上的覆冰密度比塔体和绝缘子串上的大，冻积率较导线高。现场观测部分杆塔倒塌是由地线支架塌陷引发，部分没倒的杆塔也出现了地线支架变形、损坏，说明地线支架为杆塔的最薄弱环节。因此，应适当提高地线支架设计标准，地线覆冰宜比导线增加5～10mm。

综上所述，对于超高压的输电线路而言，防覆冰是一个需要重点研究的问题，其承受冰雪自然灾害的好坏会直接地影响整个超高压的输电线路能够实现正常运行的目的，如果覆冰问题没有得到有效地处理，会对电力系统带来恶劣的影响。

[1] 刘威，王朝海.超高压输电线路防凝冻灾害技术措施研究[J].机电信息，2012，06：101+103.

[2] 魏明禄.凝冻灾害危机管理研究[D].华中科技大学，2012.

[3] 路面凝冰灾害防治技术将解除凝冻路滑之忧[J].交通标准化，2009，16：109.