超高壓輸電線路防凝凍災害技術措施分析

陳文正 楊 震 任 磊 張 國

國網山西省電力公司檢修分公司

超高壓輸電線路防凝凍災害技術措施分析

陳文正 楊 震 任 磊 張 國

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眾所周知，覆冰積雪屬于自然界中比較典型的現象，但是這對超高壓的輸電線路帶來較大地危害性，因此，在電力系統中，需要對這種超高壓輸電線路進行防凝凍災害的處理，尤其是在大力推進西部發展中所架設大量超高壓的輸電線路，它們大多數處于自然環境比較復雜的地段，如有的穿越峽谷、河流等，一旦遇到凝凍災害，就會帶來極其嚴重的后果，因此電力部門需要積極地做好超高壓輸電線路的防凝凍災害措施，以便減少損失。

超高壓；輸電線路；防凝凍技術

由于輸電線路覆冰嚴重，大大超過了原設計條件，致使多條輸電線路鐵塔、導線、絕緣子、金具等受到嚴重損壞。針對本次凝凍災害情況，應深入分析其特點和原因，從輸電線路的設計、施工、運行和科研等方面找出薄弱環節，采取相應對策，提高電網抗擊嚴重自然災害的能力。本文主要針對超高壓、特高壓輸電線路的防凝凍災害設計進行分析研究。

1 簡述線路覆冰凝凍的形成

對于電路輸電所面臨的覆冰凝凍主要是由于風速風向、空氣溫度以及空氣中所包含的液態水含量較高等因素而導致其產生的，每年的冬季與初春是其高發時期，在氣溫下降到-5～0℃、風速為3～15m/s時，如果時期遇大霧、小雨等天氣情況，將會逐漸地在輸電線路中形成雨凇，隨著氣溫繼續變冷或者是氣溫持續地下降，凍雨與濕雪則會逐漸的轉向雨凇，而冰面也會急速地增長，由此形成較厚冰層；當氣溫下降到-15～-8℃時，那么原有的冰層外側會積覆霧凇，由此導致輸電線路的表面逐漸由雨凇過渡至混合凇再轉向霧凇復合冰層，從而增加輸電線路的負擔；當輸電線路發生覆冰時，而風速則會對高壓輸電線路上的覆冰起著加劇的作用，由于超高壓的輸電線路位置比較高，當前處于凝凍的狀態，如果此時風力較大不僅會加速凝凍的形成，而且嚴重的情況之下，還會導致輸電出現受到損害或者是斷裂的現象，從而對高壓輸電線路帶來極大地破壞性。

2 超高壓輸電線路防凝凍技術原則

超高壓輸電線路防凝凍技術措施的選取應遵循因地制宜等技術原則，在全面跟蹤輸電線路所建區域冰雪、冰凍災害對電力線路相關設施可能造成損害的情況下，結合超高壓輸電線路設計覆冰標準，詳細統計建設區歷年冰雪天氣以及覆冰實際數據信息，對可能給輸電線路帶來嚴重破壞的冰災特征進行認真分析研究，從而制定完善的輸電線路防凝凍預防措施和應急治理處理方案。從大量超高壓、特高壓輸電線路防冰雪相關工作經驗可知，目前我國超高壓輸電線路防覆冰凝凍主要按照“避、抗、溶、改、防”字方針展開實際工程。其中“避”就是在輸電線路路徑選址過程中，應盡量避免或減少橫跨山口、丫口、風口以及湖泊等不利地勢；“抗”就是提高輸電線路防凝凍設計標準，使線路在設計氣象等條件下能夠抵御自然冰負荷的破壞，從而確保輸電線路安全可靠的運行；“改”即針對輸電線路中存在設計考慮不周等問題，為了避免線路受冰害影響，通過改道等技術措施避開重冰區，提高線路運行安全性；“防”就是結合當今輸電線路先進的防凝凍新工藝、新材料，防止或減少導線覆冰程度。綜上所述，超高壓輸電線路防凝凍技術原則，就是結合工程實際情況，采取各種有效的技術方案、新工藝、新材料等，使冰在輸電線路上無法覆蓋積累，使覆冰始終處于“可控、能控、在控“的良好循環狀態，確保導線上的總覆冰荷載始終處于輸電線路設計允許范圍內。

3 超高壓輸電線路防凝凍技術策略分析

3.1 除冰技術策略

對于超高壓輸電線路防冰的技術，可以采用除冰的方式，雖然當前國內外所有的除冰技術大致有三十多種，但是從其原理分析，可以將其分為三大類，它們分別是機械除冰、熱力融冰以及被動除冰，其中機械除冰主要是使用外力的作用強制使覆在線路中的冰塊脫離，其中電磁力與電脈沖可以對覆冰產生良好的效果，尤其是對于霧凇的處理具有明顯的效果；熱力除冰是將附加的熱源或者是輸電線路自身所產生的熱量，融化已經覆蓋在輸電線路上冰塊，例如湖南電網在近幾年來經常采用三相短路的電流使其達到融冰的效果；被動除冰則是將輸電線路的導線安裝一些阻雪環或者是平衡錘，一旦輸電線路上積累大量的冰塊之后，其可以利用一些自然外力，例如風，使輸電線路上的冰脫離。

3.2 注意事項

可研、初設階段的路徑選擇。在線路設計的可研、初設階段，選擇合適的線路走廊，降低線路平均海拔，注意微地形的影響，盡量避免經過覆冰嚴重地段。在選擇線路路徑時應盡量避開重冰區，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，宜沿背風或向陽面走線；應避免使轉角點設立在突出開闊的山脊或分水嶺上，轉角角度不宜過大。

對覆冰情況進行細致的調研工作，慎重劃分氣象分區。由于全球氣候的變化，近年來全國很多地方均出現了少有的災害性氣象，需要注重與氣象部門加強聯系，充分掌握線路沿線氣象條件。

增加中冰區設計條件及相應措施。為了提高桿塔的抗覆冰過載能力，同時處理好安全與投資的關系，在現行的設計規程和重冰區設計規定之間，增加10～20mm中冰區設計條件。

適當提高地線支架的抗冰能力。地線上的覆冰密度比塔體和絕緣子串上的大，凍積率較導線高。現場觀測部分桿塔倒塌是由地線支架塌陷引發，部分沒倒的桿塔也出現了地線支架變形、損壞，說明地線支架為桿塔的最薄弱環節。因此，應適當提高地線支架設計標準，地線覆冰宜比導線增加5～10mm。

綜上所述，對于超高壓的輸電線路而言，防覆冰是一個需要重點研究的問題，其承受冰雪自然災害的好壞會直接地影響整個超高壓的輸電線路能夠實現正常運行的目的，如果覆冰問題沒有得到有效地處理，會對電力系統帶來惡劣的影響。

[1] 劉威，王朝海.超高壓輸電線路防凝凍災害技術措施研究[J].機電信息，2012，06：101+103.

[2] 魏明祿.凝凍災害危機管理研究[D].華中科技大學，2012.

[3] 路面凝冰災害防治技術將解除凝凍路滑之憂[J].交通標準化，2009，16：109.