淺議電網冬季冰害的預防

蘇慶靈

（貴州電網安順供電局，貴州 安順 561000）

1 概述

冰災的直接原因是大范圍長時間低溫、雨雪冰凍天氣，電網抵御惡劣天氣能力的不足也是重要原因之一。應對覆冰事故時，在正確認識電網覆冰災害特點和深入分析其形成原因基礎上，全面跟蹤各地區冰雪、冰凍災害對電網設施造成的損害情況，分析線路設計覆冰標準，統計歷年冰雪天氣覆冰實際數據，對冰災特征進行分析，根據冰雪災情的規律超前預防與重點治理，把災害造成的損失降到最低限度。

2 輸電線路覆冰事故原因分析

（1）嚴重覆冰引起過荷載

在突發災害性天氣情況下，由于冰厚設計值與線路實際覆冰厚度相差較大，機械荷載超過了鐵塔、導地線的結構、材料的屈服強度，導致鐵塔倒塌、變形、導地線斷線；塔間跨度不同，加大了鐵塔兩側水平不平衡張力，造成鐵塔扭曲、折倒；導地線融冰時間不一致，導致架空地線弧垂下降后與導線之間發生放電，造成線路跳閘和架空地線斷線。據統計，南方電網公司在08年雪災中因覆冰造成的系統桿塔損毀12萬基，受損線路7000多條，變電站停運859座。在發生倒塌的桿塔中，有90%以上的桿塔覆冰設計值在15mm及以下，而據現場實測許多線路的覆冰厚度折算到標準厚度己超過30mm，遠遠超過了線路設計標準。

在冰凍災害事故中倒塔主要是由覆冰時兩側不平衡張力造成，因此常常出現多基塔連環順線倒塌的情況。在一些地形起伏較大的地區，線路上相鄰桿塔高差較大，未覆冰時就形成了較大的兩側不平衡張力。當導、地線上覆有大量密度較大的雨凇覆冰時，桿塔兩側的不平衡張力加劇或不同期脫冰，當桿塔不能承受此荷載時，桿塔的薄弱部件開始損壞變形，最終導致導地線掉落或桿塔倒塌。

（2）絕緣子串覆冰閃絡

絕緣子覆冰或被冰凌橋接后，絕緣子串覆冰過厚形成冰橋使冰閃電壓降低。絕緣強度下降，泄漏距離縮短；融冰過程中冰體表面的水膜會溶解污穢物中的電解質，提高融冰水或冰面水膜的導電率，引起絕緣子串電壓分布的畸變，從而降低覆冰絕緣子串的閃絡電壓，形成閃絡事故。

明絕緣子串型對冰閃有一定的影響。統計表明，冰閃基本上發生在懸垂串，很少發現耐張和V型串絕緣子發生冰閃。其原因是：

①耐張串和V型串上冰凌不容易橋接傘間間隙；

②該串型本身自清洗效果好，串上積污量少；

③融冰時該串型上難以形成對冰閃發生至關重要的貫通性水膜。另外，冰閃還具有明顯的階段性，一般都發生在熔冰期。

（3）覆冰導線舞動

在一定條件下，覆冰導線受穩態橫向風作用，可引起大幅低頻振動，即舞動。不均勻覆冰使導線舞動、導線斷股及桿塔傾斜或倒塌等現象。冰災發生的導線舞動大多是由于不均勻覆冰在風的激勵下，導線產生低頻率（0.1～3Hz）、大振幅自激振動。長時間的舞動導致導線、絕緣子、金具和鐵塔受到異常不平衡沖擊而疲勞損傷，以及造成導線相間和相對地閃絡，嚴重威脅電網的安全運行。

3 輸電線路覆冰的防治

（1）加強冰區劃分與冰情監測

我國目前尚缺乏對輸電線路覆冰概率分布進行必要的統計和分析。冰區劃分直接關系到線路設計參數的合理取值。應在冰害多發生地區建立冰情監測站，冰災桿塔設置覆冰監測點，對不同天氣、電壓等級、線徑以及不同型絕緣子下的覆冰狀況進行長期監測，結合氣象資料和數據，為劃分冰區提供第一手資料。

（2）加強骨干網架的路徑選擇和設計

為保證在極端覆冰氣候下同一輸電通道中骨干網架仍能正常運行，當線路通過重覆冰區成為不可避免時，應力求"避重就輕"。即進行路徑選擇時，應盡量做到避開最嚴重的覆冰地段，線路宜沿起伏不大的地形走線，盡量避免橫跨埡口、風道和通過湖泊、水庫等容易覆冰的地帶；翻越山嶺時應避免大檔距、大高差，沿山嶺通過時，宜沿覆冰季節背風或向陽面走線，應避免使轉角點架設在開闊的山脊上，且轉角角度不宜過大，如遇臺地寬窄不一、不連續時，則注意選取云霧不連續地段，達到減少覆冰概率和減輕覆冰程度的目的。

（3）合理采用防冰、除冰措施

①熱力除冰法。加大負荷電流或用短路電流來使導線溫度升高，使覆冰融化，或是使冰雪在導線上無法積覆。不帶負荷短路加熱導線融冰方法最為完善，在我國應用較為廣泛。

②人工機械方法除冰。我國最常用的是人工除冰方法，用木棍、竹竿等最原始的工具對最嚴重的覆冰線路進行敲擊，除去線路上的覆冰。另一種方法是利用起重機、絕緣作業工具車或帶電直接作業方式除冰。由人力在地面操作拉動滑輪在線路上滑動來鏟除線路覆冰的方法，在我國并不經常采用。

（4）絕緣子串冰閃防治。

防冰閃應防止大量傘裙被覆冰所橋接，根據冰災情況統計表明，冰閃頻發線段宜采用V型串、倒V串等合適的絕緣子串型布置；覆冰不太嚴重的區段也可采用大小盤徑相間的插花串布置；雙聯串應增大串間距。重覆冰區線路不宜采用玻璃絕緣子串，以減少或防止因玻璃絕緣子覆冰后長時間的局部電弧使其燒傷或引起炸裂等情況。

（5）輸電線路舞動防治。

在防線路覆冰的同時，在多次發生舞動的區段，合理安裝防舞裝置，包括使用防舞器、偏心重錘、失諧擺、相間隔棒等來達到防舞目的。

4 今后研究重點

針對冰災的特點，下一步應深入開展以下研究工作：

（1）線路覆冰的監測與預警。

實時監測冰情發展并及時預警是及時啟動應急機制和適時采取融冰除冰決策的基礎。全面、準確、靈敏的覆冰監測系統能夠有效指導線路除冰工作，并為覆冰的研究工作提供第一手資料。考慮到近年來冰害等環境氣候引起的電網事故頻發，覆蓋面廣、危害巨大，嚴重影響超高壓、跨區電網的安全運行，對即將建成的特高壓骨干網架也是潛在威脅，因此應結合衛星遙感遙測等技術，重點研究高精度、多功能的廣域電網覆冰監測預警技術，建立衛星遙感遙測與地面監測站相結合的覆冰監測預警系統，既實時掌握大范圍惡劣氣候下冰情發展和電網的設備受損情況，又了解重點線路的覆冰厚度、覆冰密度、導線表面溫度和張力、桿塔變形等信息，并結合冰情發展分級預警，為各種氣候條件下電網穩定運行奠定基礎。

（2）覆冰閃絡特性研究。

應通過理論分析、仿真計算、真型試驗等手段，特別是利用大型覆冰試驗室開展絕緣設備的覆冰閃絡特性試驗，深入研究不同污穢條件、冰電導率、串型、串長、插花布置等多種情況下的絕緣子串結冰、融冰及套管、支柱類設備不均勻覆冰閃絡特性，以指導線路與變電站絕緣設備進行防冰設計。

（3）除冰技術研究。在深入研究融冰技術的同時，線路除冰新技術與變電站帶電除冰技術也應作為今后研究工作的重點。應研制安全性好、自動化程度高、便攜式的機械除冰工具，對不便進行融冰的線路進行機械除冰。針對變電站各種設備的覆冰特點，研究變電設備帶電除冰的方法及除冰裝置。

結語

依據我國多年防冰雪工作積累的經驗，應采取因地制宜的防冰技術原則，從規劃、設計、運行、防冰、除冰等各個環節采取相應對策，構筑電網抵御冰害的多道防線，并建立科學的電網覆冰災害應急處理預案機制。

[1]李榮宇.輸電線路冬季防冰害運行管理[J].電力設備，2008.

[2]于磊，王桂平，劉偉.張家口電網冬季電壓控制淺論[J].華北電力技術，2009.