基于灰色關聯度的電力線路覆冰倒塔影響因素分析

張謙 仝琳 彭偉松

摘要：隨著我國南方地區覆冰現象頻發，對電能傳輸和配送造成嚴重影響，致使供電穩定性降低，對居民的正常生活和生命安全造成了嚴重威脅。為提高電力線路覆冰防御能力，本文以電力線路覆冰倒塔為研究對象，通過對電力線路覆冰特點進行分析，充分挖掘其潛在影響因素，并通過灰色關聯分析選取關聯度較高的影響因素，從而構建較為全面的影響因素指標體系。最后，本文提出電力線路覆冰風險防御有關對策建議，對提高電能傳輸穩定性、社會風險防控能力具有重要意義。

關鍵詞：電力線路;覆冰;倒塔;灰色關聯分析

0 引言

隨著我國經濟發展，電能幾乎已滲透到生產、生活的各個領域。受氣候、地形、海拔及水汽源等條件影響，我國中部、南部地區電力線路覆冰災害愈發頻繁，呈現不斷加劇趨勢[1]。電力線路覆冰容易造成倒塔、斷線、冰閃、舞動等電力故障，引發大面積停電，嚴重影響電力系統穩定運行和可持續發展，不僅阻斷當地居民采暖來源，危害身體健康，而且極易造成經濟損失[2，3]。

本文通過深入分析電力線路特點及覆冰影響，以電力線路倒塔量為研究對象，深入剖析電力線路覆冰風險，選取18個潛在的影響因素。通過采用灰色關聯分析（GRA）方法進行關聯度分析，選定16個高度關聯的影響因素，從而構建電力線路覆冰倒塔影響因素指標體系。

1 電力線路覆冰危害分析

近年來，自然災害現象發生頻繁，我國東部、南部地區電力線路工程覆冰現象嚴重，對電能的穩定供給埋下重大安全隱患[4，7]。主要危害包括：（1）倒塔。線路覆冰及鐵塔覆冰形成巨大的負荷力，當荷載強度超過電力鐵塔設計負重時，會導致鐵塔傾斜、倒塌。（2）導線斷裂。導線覆冰會增加導線的自重，使得導線發生下垂，在檔距中間部分形成強大的重力拉力，加之劇烈舞動，導線會發生斷裂。（3）設備機械損傷。導線的舞動會頻繁震動金具、絕緣子串和線夾等材料、設備，使各銜接點發生松動，并破壞絕緣性，造成設備的機械損傷。（4）冰閃跳閘。覆冰會導致絕緣子串的爬距減小，從而減低冰體的電阻率，導致絕緣子耐壓水平也降低，從而導致冰閃現象發生，引發大面積跳閘事故。

2 電力線路覆冰倒塔影響因素分析

覆冰對電力線路的破壞是綜合多種因素產生的結果，本文通過吸收借鑒已有研究成果[8，13]，結合電力線路工程特點，提出了18個較為全面的電力線路覆冰倒塔影響因素。具體內容及含義如下表2-1所示。

3 影響因素關聯性分析

3.1 選取樣本數據

本文數據主要來源于南方電網公司2005-2019年電力覆冰搶修工程數據，從中選取35個樣本案例進行影響因素關聯性分析。 表示覆冰倒塔量， 表示18個影響因素。具體數據詳見下表3-1。

由表3-2和圖3-1可得，影響因素 - 的關聯度均高于0.75，影響因素 - 的關聯度低于0.73，因此，本文剔除了導線分裂數 和檢修頻率 ，選取關聯度高于0.75的16個影響因素構建指標體系。

4 電力線路覆冰防御對策建議

（1）本文通過對電力線路覆冰特點進行剖析，結合16個影響因素特征，提出以下對策建議[14，15]：（1）通過合理劃分冰區，使得電力線路盡量避開重冰區;適當減小覆冰嚴重區域線路檔距。（2）增加直流（DC）融冰裝置，減小同塔回數，以減少覆冰。（3）通過適當調節導線弧垂，調節覆冰量與覆冰重力在水平方向分解力的平衡關系，使得二者的綜合作用最小[8，11]。（4）降低風向與導線的夾角，盡量避開因特殊地形造成的風口地域。

5 結論

為提升電力線路對覆冰的防御能力，確保電能穩定供應，本文基于覆冰形成特征及電力線路特點，通過GRA選取關聯度高于0.75的16個影響因素，構建了電力線路覆冰倒塔的影響因素指標體系，有利于電力系統的穩定和可持續發展。

參考文獻

[1] Makkonen L. Modeling power line icing in freezing precipitation[J]. Atmospheric Research，1998，46， 131-142.

[2] Kudzys A. Safety of power transmission line structures under wind and ice storms[J]. Engineering Structures， 2006， 28， 682-689.

[3] Liao， Y.F.; Duan，L.J. Study on estimation model of wire icing thickness in Hunan Province[J]. Transactions of Atmospheric Sciences 2010， 33， 395-400.

[4] 易永亮， 熊小伏， 徐望圣， 胡 江， 孟祥龍， 王 建， 王 偉. 一種計及地線影響的輸電線路可靠性動態評估方法[J]. 電力系統保護與控制， 2017， 45（10）， 77-84.

[5] 孫羽， 王秀麗. 冰災天氣下架空線路倒塔斷線風險評估[J].東北電力技術， 2013， 34（11）： 1-6.

[6] 韓軍科， 楊靖波， 楊風利， 何洪波. 電網冰災典型線路段覆冰倒塔分析[J].電網與清潔能源， 2010， 26（3）：37-41.

[7] 潘斌， 張勇軍， 黃慧， 多因子電網冰災風險評估建模[J].電網技術2012， 36（5）：102-106.

[8] 張星海，賈志杰，四川電網建設運維面臨的挑戰和解決措施[J].高電壓技術，2016， 42（4）：1091-1099.

[9] Rice， W.L.; Cheng， A.; Noble， A.J.; Eng， E.T.; Kim， L.Y.; Carragher， B.; Potter， C.S. Routine determination of ice thickness of cryo-EM grids[J]. Journal of Structural Biology 2018， 204， 38-44.

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

[11] 呂錫鋒， 何青. 高壓輸電線路電熱融冰技術[J]. 中國電力. 2014， 47（1）：17-22.

[12] 盧志剛， 李丹， 呂雪姣， 趙號， 候小虎. 含分布式電源的冰災下配電網多故障搶修策略[J]. 電工技術學報 2018， 33（2）：424-432.

[13] Zeng， X.J.; Luo， X.L.; Lu， J.Z.; Xiong， T.T.; Pan， H. A novel thickness detection method of ice covering on overhead transmission line[J]. Energy Procedia， 2012， 14， 1349-1354.

[14] Jones， K.; Eylander， J. Vertical variation of ice loads from freezing rain[J]. Cold Regions Science and Technology， 2017， 143， 126-136.

[15] 陽江華， 滕歡， 劉明， 朱欏方. 冰災情況下電網連鎖故障的預防控制[J].電力系統及其自動化學報， 2015， 27（5）：67-74.