冰害對輸電線路運行安全影響及防治措施

摘 要：輸電線路覆蓋范圍很廣，尤其是超、特高壓輸電線路的重要通道設置了多條線路，由于它的距離很長，線路周圍的自然環境、地理環境又十分復雜，因此電網運行常常會受到惡劣自然條件的影響。本文立足于高壓輸電線路跳閘率以及常見運行故障，對冰害故障形式以及主要特征進行了分析，并根據分析結果提出了有效防治措施。

關鍵詞：冰害；輸電線路；安全；防治

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

輸電線路覆蓋范圍廣，輸送距離長，尤其是超、特高壓線路更是如此。輸電線路距離長，沿線自然環境以及地理環境條件十分復雜，因此更容易遭遇惡劣自然條件的襲擊。需要特別指出來的是，某些重要輸電通常設置的超、特高壓線路較多，因此當出現極端惡劣的天氣條件時，多回線路掉閘的可能性很大。

1 冰害故障特征

首先從冰閃機理入手展開分析。當處于輕覆冰條件時，絕緣子閃絡在冰污條件下形成，它會受到絕緣子表面冰污導電性能的影響，如果冰閃出現于融冰期間，那么放電電弧軌跡會緊貼絕緣子表面進行。調查發現，由于很多線路表面有污穢，因此當線路表面覆冰時，冷卻水的電導率會受到自然環境的影響，事實上，對冰閃特性具有影響作用的污穢是線路表面污穢與覆冰共同作用的結果。處于冰層中的導電離子移動軌跡沿表面進行，因而最大的離子濃度存在于冰表面，當處于融冰階段時就容易出現電導率很高的水膜，這樣，冰閃電壓則會降低。與污閃機理相比，輕覆冰時的冰閃機理極其相似，為了預防輕覆冰閃絡的出現，可以通過增加爬電距離和清掃線路污穢兩種手段來進行，適當增加絕緣子數量和長度，出現雨雪天氣時及時清掃。當處于重覆冰條件時，絕緣子閃絡會受到冰凌銜接度以及冰柱形狀的影響，放電電弧軌跡會沿著冰柱表面進行。通常，線路所在區域的海拔越高，覆冰也會越厚，覆冰厚度主要受低溫天氣持續時間的影響。通過間插傘徑不同的絕緣子、V型串和倒V串布置、增大雙聯串間距等措施來提升絕緣子冰閃電壓。試驗也研究，出現不同程度提高的閃絡電壓比例約為50%。

偏心覆冰的出現使導線截面特征出現變動，因而會在風力作用下出現導線舞動的現象。試驗發現，覆冰厚度與覆冰導線發生舞動的最低閾值之間呈負相關性，即厚度越大，最低閾值越低，出現導線舞動的可能性越大。有時覆冰線路的冰層厚度雖然并不大，可是由于冰層厚度不均衡，當風向、風速、線路、偏心覆冰等因素滿足一定的條件時，也會出現導線舞動現象。

2 預防措施

2.1 建立運維大數據綜合分析系統

將冰區數據、地理數據、氣象數據、地理數據以及運行數據結合在一起，并以數據分析為基礎建立輸電線路全域數據系統。利用數據挖掘技術發現其中的規律以及特征，構建不同類型的故障分析模型，以便制定行之有效的極端氣候防災措施以及應急搶修方案。

2.2 研發自動化檢測裝置和機械化檢修設備

隨著輸電線路距離的增加以及電壓等級的升高，輸電線路的檢測、監控、維修技術必須朝著智能化、自動化方向發展。

從輸電線路狀態檢測來分析，可以通過巡檢平臺以及在線監測來提升感知輸電線路狀態的能力，并與計算機技術、通信技術以及信息技術結合，構建起智能輸電網絡體系。在線監測技術常用于輸電線路狀態感知領域，當前開展的在線監測項目種類已經達到11類。可是在實踐中，監測裝置時常會出現故障，大多是由電子器件以及電源引起，因此未來應該著手研發性能良好、使用周期長、狀態穩定的新型在線監測設備。從巡檢平臺角度來分析，應該著力研發無人機巡檢技術，并加以應用，無人機配備了紫外成像儀、可見光檢測儀、紅外成像儀等新型設備，可以很好地滿足線路巡視要求。最新的無人機巡檢系統遙控距離已經超過了30千米，包括GPS 自主線路導航控制、飛行穩定控制、線路桿塔自動跟蹤等在內的飛行控制功能已經全部實現，可見無人機巡檢技術正在朝著全自動的方向飛速發展。從檢修裝備來看，直升機與絕緣斗臂車在發達國家的線路檢修中得到了很好的應用，這主要因為該作業平臺具有較高的安全性、操作便捷。我國接下來應該在500 kV 交直流輸電線路檢修中應用絕緣斗臂車，在特高壓交直流輸電檢修中加大直升機的應用。

2.3 研究多種監測方式相結合的一體化監測系統

由于山區、凍土區以及高原區的氣候條件比較極端，極容易出現自然災害，因而電網設備監測方法的應用限制條件很多。可以對衛星廣域遙感遙測技術展開深入研究，以便對線路動態進行全天候動態監測。有了衛星遙感技術，即使在極端惡劣的自然條件下也能廣域監測輸電線路走廊的地理環境、線路故障等，如監測地質災害、監測走廊山火等，有了準確有效的監測數據，才能更好地完成故障搶修工作。由于一些重要輸電通道集中了很多超、特高壓輸電線路，因此有必要將多種監測方法結合在一起，建立起立體化監測系統。

2.4 構建輸電線路一體化運維體系

建立起輸電線路一體化運維體系，該體系包括感知監測系統、故障分析系統、檢修運維系統三部分組成。為了更好地感知和監測線路狀態，建立起由直升機、無人機、智能機器人組成的巡檢系統、包括各種儀器與設備的檢測系統和監測系統以及基于衛星遙感遙測技術的廣域感知與監測系統組成的地空立體化系統。為了更好地分析線路運行狀態，并及時對故障做出預警，應利用故障分析模型，建立起線路故障辨別與預警系統。最后，關于線路的檢修以及維護方面，應研發智能化、自動化故障辨別設備，這樣才能準確辨別出線路故障，并及時進行維修。

3 結語

綜上所述，冰害對輸電線路的安全造成嚴重的影響，應該從感知監測、狀態分析、檢修維護三方面入手，并結合現代科學技術，建立一個高效、自動、智能的運維體系。

參考文獻：

[1]胡毅，劉凱，吳田.輸電線路運行安全影響因素分析及防治措施[J].高電壓技術，2014（11）.

[2]方宏，楊帆，文宗滈.輸電線路運行安全影響因素及防治措施探析[J].中國高新技術企業，2015（11）.

[3]王思源.輸電線路運行安全影響因素分析及防治措施[J].中國新技術新產品，2015（10）.

作者簡介：楊舟（1994-），男，湖南益陽人，本科，研究方向：電氣工程及其自動化輸電線路方向。