典型氣候環境下遼寧電網覆冰事故分析

張宇時，王 亮，楊 林

（1.國網遼寧電力調度控制中心，遼寧 沈陽 110006；2.國網遼寧技術培訓中心，遼寧 錦州 121001）

典型氣候環境下遼寧電網覆冰事故分析

張宇時1，王 亮1，楊 林2

（1.國網遼寧電力調度控制中心，遼寧 沈陽 110006；2.國網遼寧技術培訓中心，遼寧 錦州 121001）

輸電線路的覆冰及其引起的各類冰害事故嚴重危害電力系統的安全運行，根據2015年11月中旬遼寧電網發生的重大冰害事故，對遼寧電網冰害事故的特點及原因進行了分析和總結，以期為提高電網的安全可靠性、增強電網防冰減災和防止其它類似自然災害的能力提供參考。

遼寧電網；覆冰；事故

覆冰是危害輸電線路安全運行的自然現象之一，嚴重覆冰會導致輸電線路機械和電氣性能急劇下降，引起斷線、倒塔、導線舞動和閃絡等事故。我國自1954年第1次記錄輸電線路冰害事故以來，大面積冰害事故在全國時有發生，給國民經濟帶來了巨大的損失。而隨著全球氣候變暖，局部微氣象活動顯得日益頻繁，覆冰范圍逐漸擴大，覆冰對輸電線路的影響日益嚴重，覆冰問題的研究受到了廣泛的關注［1］。

1 覆冰分布特點及形成條件

1.1 覆冰在全國分布情況及特點

華中地區湖北、湖南、河南、江西，西南地區云南、貴州、四川，華北地區河北、山西、內蒙及京津唐地區，西北地區青海，東北地區遼寧等省（區）都發生過輸電線路覆冰事故。

我國的覆冰分布情況有如下特點。

a.覆冰多發生在華中和西南地區，原因是這些地區水氣充沛，冷暖氣流在這些地區交匯，在山脈上空形成靜止峰或準靜止峰區，因此易形成嚴重覆冰；而我國北方地區因氣候干燥，較少出現重覆冰；南方地區因冬季氣候溫暖，極少有接近0℃的低溫，因此很少滿足覆冰所需的氣象條件［2］。

b.海拔高度對覆冰的影響很大，就一個地區而言，在同一地形及天氣形勢下，一般海拔愈高愈易覆冰。

c.“微地形”、“微氣候”給局部區域提供了易于覆冰的氣象條件。

d.覆冰一般發生在每年冬季的11月到次年春季3月期間，主要集中在1月［3］。

1.2 遼寧覆冰特點

遼寧覆冰大部分集中在遼南地區，原因為大連、鞍山、營口地處的遼南區山脈較多，臨近大海。輸電線路為南北走向，且輸電線路較為密集，本次覆冰有如下特點。

a.遼南渤海灣地區，覆冰似乎呈常態化趨勢發展，此事故和2007年“3.4”暴風雪、2010年“2.24”暴風雪相似，均導致大連、營口地區部分電網故障。

b.近10年來，隨著堅強電網的建設，地理環境、通道環境惡劣地區也有線路投入。本次覆冰災害導致渤海灣附近新投運的線路發生故障較多。

c.遼寧地區之前發生的覆冰舞動導致倒塔較多，本次卻沒有發生倒塔，都是斷線故障。說明近些年來，在塔型的選擇、差異化設計，也包括防舞動措施的落實上有了一定的效果。

2 統計分析情況

2015年11月，遼寧電網由于冰災造成65條次線路跳閘，其中500 kV線路29條次，220 kV線路36條次（如表1、表2所示），跳閘線路集中在營口南部和大連地區。線路跳閘原因是覆冰過重造成導線斷股、斷線，同時由于導線舞動、絕緣子覆冰后發生舞動、融冰、脫冰過程也造成線路跳閘。電力設備覆冰后形態見圖1。

表1 遼寧電網500 kV線路冰災期間跳閘情況

續表

圖1 電力設備覆冰后形態

500 kV線路由于覆冰造成跳閘29條次，其中重合良好8條次，重合良好率為27.59%；單相故障27條次，兩相故障2條次。

220 kV線路由于覆冰造成跳閘36條次，其中重合良好13條次，重合良好率為36.11%；單相故障12條次，兩相故障23條次，三相故障1條次。

以上比較看出，在重合良好率方面，220 kV線路略好于500 kV，但是都低于全年線路跳閘重合成功率；在相別方面，500 kV線路僅有2條次為兩相故障，其余都為單相故障，而220 kV線路兩相故障占63.89%。

從時間上來看，500 kV線路跳閘集中在10日、11日，占500 kV線路跳閘的68.97%，220 kV線路跳閘集中在7日，占220 kV線路跳閘的75%。可以看出，冰災開始發生時最先威脅的是220 kV線路，冰災持續一段時間后，對500 kV線路產生威脅。

3 本次覆冰事故特點

3.1 波及范圍大

遼寧受此次冰災影響的地市有沈陽、大連、鞍山、撫順、本溪、營口等，尤其大連、營口地區受災最為嚴重，線路跳閘事故集中。

3.2 時間跨度長

從6日14：38第1條220 kV線路跳閘開始，至12日08：40最后1次主網線路跳閘，事故持續時間達138 h。多條線路因災害天氣造成導線斷線、架空地線斷落、線夾螺栓斷裂等，經緊急搶修，至15日16：00，220 kV及以上跳閘線路全部送出。

3.3 線路重復故障多

受地形、海拔、設備選型等影響，部分線路重復多次跳閘的情況較為普遍。冰災期間，遼寧電網500 kV跳閘8條29次，其中王渤二線跳閘10次，王渤一線跳閘8次，瓦渤二線跳閘6次；220 kV跳閘24條36次，其中渤環二線跳閘4次，渤環一線跳閘3次，蒲輝一線跳閘3次。

4 本次覆冰造成線路跳閘的原因

4.1 線路過負荷事故

覆冰積累一定厚度后，輸電線路體積、重量倍增，弧垂增大，導線對地間距減小，發生放電，甚至導線過重負荷引起斷線或倒塔［4］。

4.2 不均勻覆冰或不同期脫冰造成事故

相鄰檔的覆冰或脫冰的不同期，會產生張力差，不僅會損壞金具、導線、絕緣子，還會造成導線之間距離減小，發生放電［5］。

4.3 絕緣子串覆冰事故

絕緣子表面嚴重覆冰，絕緣強度降低，覆冰融化時，冰體表面水膜溶解污穢的電解質，增加冰膜導電率，引起絕緣子串電壓分布及單片絕緣子表面電壓分布的畸變，發生放電。

4.4 輸電線路導線舞動事故

導線不均勻覆冰，在風力作用下，使導線自激振蕩和低頻率舞動，造成金具損壞，導線斷股、斷線和桿塔傾斜等事故［6］。

5 結論

本次冰災波及范圍大、時間跨度長、跳閘線路多，但是未影響到主網系統穩定運行，主要得益于以下幾個方面。

a.完善的應急制度。事故發生后，公司領導、生產和安監等部門負責人、通信等各相關專業負責人都第一時間來到現場，成立了領導小組，為快速準確地處理事故提供了有力支持。省調聯合地調針對地區電網制訂了大量事故預案，對事故處理起到了重要的指導作用。

b.各專業積極配合。系統專業針對臨時方式進行大量計算，為斷面控制提供可靠依據，同時繼電保護、自動化、通信等各專業人員密切配合，體現了系統化的事故處理新思路。

c.提倡變電站恢復有人值守。2012年大運行實施后，變電站為無人值守。當此次事故發生后，變電站第一時間恢復有人值守，為事故的判斷及處理提供了有力保障。

［1］王少華，葉自強.惡劣氣候對浙江電網輸電線路的影響［J］.中國電力，2011，44（2）：19－22.

［2］劉春城，劉 佼.輸電線路導線覆冰機理及雨淞覆冰模型［J］.高電壓技術，2011，37（1）：241－248.

［3］陳向宜，何 樸，劉明忠.四川電網輸電線路覆冰分析及防御措施［J］.四川電力技術，2011，34（2）：41－43.

［4］郎振國，劉 良，徐寶臣.通遼地區輸電線路發生覆冰舞動原因及對策［J］.東北電力技術，2006，27（11）：48－51.

［5］趙作利，王貴華.一起500 kV線路事故原因分析及對策［J］.東北電力技術，2007，28（1）：23－26.

［6］張宏志.大面積導線覆冰舞動事故的調查與分析［J］.東北電力技術，2001，22（12）：15－19.

Ice Accident Analysis on Liaoning Power Grid at Typical Climate

ZHANG Yushi1，WANG Liang1，YANG Lin2
（1.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Dispatch Control Center，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.State Grid Liaoning Skills Training Center，Jinzhou，Liaoning 121001，China）

The transmission line Ice and its harm that bring all kinds of ice accident cause serious damage to safe operation of power system in China.According to major ice harm accident of Liaoning power network in mid?November，2015.The characteristics and the reasons of the pollution accident are analyzed and summarized.In order to improve safety and reliability of power grid，the increase of grid anti?icing and the ability prevent other similar natural disasters to provide a reference.

Liaoning power grid；ice；accident

TM75

A

1004－7913（2016）11－0038－03

張宇時（1982），男，碩士，高級工程師，長期從事電網調度運行和管理工作。

2016－08－20）