對(duì)輸電線路冰凍災(zāi)害及預(yù)防的探討

　　 摘 要：文章論述了輸電線路覆冰形成的原因以及覆冰對(duì)電網(wǎng)的危害，提出了預(yù)防架空電力線路冰凍災(zāi)害的措施。同時(shí)對(duì)新建的架空電力線路和已有電力線路的預(yù)防冰災(zāi)和處理手段進(jìn)行了深入的探討。
　　 關(guān)鍵詞：輸電線路 覆冰 預(yù)防 處理
　　 中圖分類(lèi)號(hào)：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　 文章編號(hào)：1004-4914（2011）12-295-01
　　
　　 我國(guó)是發(fā)生輸電線路覆冰事故較多的國(guó)家之一，覆冰事故是冰災(zāi)的主要形式，己嚴(yán)重威脅到我國(guó)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)我國(guó)輸電線路覆冰地區(qū)進(jìn)行氣象觀測(cè)和對(duì)覆冰事故進(jìn)行分析研究是非常必要的。
　　 一、輸電線路覆冰的形成
　　 輸電線路覆冰的形成一般是在嚴(yán)冬或初春季節(jié)，當(dāng)氣溫下降至-5℃～0℃，風(fēng)速為3～15m/s時(shí)，如遇大霧或雨夾雪，首先將在輸電線路上形成雨淞，這時(shí)如果氣溫再升高，雨淞則開(kāi)始融化，如天氣繼續(xù)轉(zhuǎn)晴，則覆冰過(guò)程就停止；這時(shí)如果天氣驟然變冷，出現(xiàn)雨雪天氣，凍雨和雪則在粘結(jié)強(qiáng)度較高的雨淞面上迅速增長(zhǎng)，形成較厚的冰層。
　　 如溫度繼續(xù)下降4℃～8℃，原有冰層外則積覆霧淞。在這樣一個(gè)過(guò)程中，出現(xiàn)多次晴冷變化天氣，短暫的融化加強(qiáng)了冰的密度，如此往復(fù)發(fā)展將形成霧淞和雨淞交替重疊的混合凍結(jié)物，即混合淞。影響覆冰的因素當(dāng)具備了形成覆冰的溫度和水汽條件后，風(fēng)對(duì)輸電線路覆冰起著重要的作用。它可將大量的過(guò)冷卻水滴不斷地輸向線路，與輸電線路碰撞而被截獲并逐步增大形成覆冰現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，我國(guó)東西走向的輸電線路覆冰，普遍較南北走向的輸電線路覆冰嚴(yán)重，因此在重冰區(qū)線路走線時(shí)，盡量避免呈東西走向。輸電線路懸掛高度越高，覆冰越嚴(yán)重，因?yàn)榭諝庵械囊核侩S高度的增加而升高，有利于覆冰的形成。另外，輸電線路越粗覆冰也越嚴(yán)重。
　　 二、輸電線路覆冰的危害
　　 1.線路超重過(guò)載事故。當(dāng)輸電線路覆冰積累到一定體積和重量之后，輸電線路的重量倍增，弧垂增大，輸電線路對(duì)地間距減小，從而導(dǎo)致閃絡(luò)事故的發(fā)生。同時(shí)，在風(fēng)的作用下，兩根輸電線路或輸電線路與地之間可能相碰，會(huì)造成短路跳閘、燒傷甚至燒斷輸電線路的事故。如果覆冰的重量進(jìn)一步增大，則可能超過(guò)輸電線路、金具、絕緣子及桿塔的機(jī)械強(qiáng)度，使輸電線路從壓接管內(nèi)抽出，或外層鋁股全斷、鋼芯抽出；當(dāng)輸電線路覆冰超過(guò)桿塔的額定承載限度時(shí)，可能導(dǎo)致桿塔基礎(chǔ)下沉、傾斜或爆裂，桿塔折斷甚至倒塌。
　　 2.相鄰檔不均勻覆冰或不同期脫冰造成的事故。輸電線路相鄰檔不均勻覆冰或不同期脫冰都會(huì)產(chǎn)生張力差，使輸電線路在線夾內(nèi)滑動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)輸電線路外層鋁股在線夾出口處全部斷裂、鋼芯抽動(dòng)，造成線夾另一側(cè)的鋁股擁擠在線夾附近。相鄰檔張力的不同，還會(huì)導(dǎo)致直線桿塔承受張力的能力變差，懸垂絕緣子串偏移很大，碰撞橫擔(dān)，造成絕緣子損壞或破裂；也可使橫擔(dān)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸電線路碰撞拉線，燒傷或燒斷拉線，桿塔在失去拉線的支持后倒塌。不同期脫冰使橫擔(dān)折斷或向上翹起，地線支架破壞，因覆冰不均勻使橫擔(dān)扭轉(zhuǎn)。
　　 3.絕緣子串覆冰造成頻繁冰閃事故。冰閃是污閃的一種特殊形式，絕緣子在嚴(yán)重覆冰的情況下，大量傘形冰凌橋接，絕緣強(qiáng)度降低，泄漏距離縮短。融冰過(guò)程中，冰體或者冰晶體表面水膜很快溶解污穢中的電解質(zhì)，提高了融冰水或冰面水膜的導(dǎo)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，從而降低了覆冰絕緣子串的閃絡(luò)電壓。融冰時(shí)期通常伴有的大霧，使大氣中的污穢微粒進(jìn)一步增加融化冰水的導(dǎo)電率，形成冰閃。
　　 三、新建架空電力線路防冰凍災(zāi)害的策略
　　 架空電力線路的設(shè)計(jì)施工部門(mén)要與當(dāng)?shù)氐臍庀蟛块T(mén)加強(qiáng)互動(dòng)聯(lián)絡(luò)，從氣象部門(mén)獲取本地區(qū)的歷年氣象記錄，特別是冰凍災(zāi)害的記載，從掌握的資料中找出冰凍災(zāi)害產(chǎn)生的性質(zhì)、發(fā)生時(shí)間、區(qū)域分布、持續(xù)時(shí)間等，據(jù)此進(jìn)行有目的的預(yù)防和前期設(shè)計(jì)與維護(hù)。在已經(jīng)掌握的氣象資料的基礎(chǔ)上，合理地進(jìn)行冰凍災(zāi)害區(qū)域的劃分，選擇不同的線路施工設(shè)計(jì)進(jìn)行冰凍災(zāi)害高發(fā)區(qū)的架空電力線路的施工，在保證線路安全運(yùn)行的同時(shí)，減少鋪設(shè)電力線路的成本。
　　 1.冰凍災(zāi)害區(qū)域的劃分及取值。由于架空電力線路經(jīng)過(guò)區(qū)域的復(fù)雜性，局部氣候和地形就能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生較大的影響。另外，由于沿線冰凍災(zāi)害狀況之間有差異，因此不能只是通過(guò)一個(gè)固定冰厚設(shè)計(jì)值來(lái)予以防護(hù)。為了更好地實(shí)現(xiàn)線路的全面防護(hù)和重點(diǎn)地段的安全，要在已有氣象資料的前提下，結(jié)合線路經(jīng)過(guò)的區(qū)域及其地形特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)全面地分析，從而合理地確定冰厚設(shè)計(jì)值。
　　 2.架空電力線路鋪設(shè)路徑的選擇。選擇架空電力線路鋪設(shè)路徑時(shí)要盡量避開(kāi)冰凍災(zāi)害嚴(yán)重的地段，在施工的時(shí)候要盡量做到最大限度避免在地形起伏較大區(qū)域鋪設(shè)架空線路；架空線路要避免通過(guò)風(fēng)道、湖泊等容易產(chǎn)生冰凍災(zāi)害的地帶；架空線路翻越山區(qū)時(shí)，要減少大檔距、高落差情況的出現(xiàn)；減小架空線路的轉(zhuǎn)角度。
　　 3.架空電力線路抗冰凍災(zāi)害的設(shè)計(jì)原則。如果架空電力線路沒(méi)有辦法避開(kāi)冰凍災(zāi)害多發(fā)地段，在這種情況下應(yīng)采取抗冰設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的冰厚值在20毫米及更大時(shí)要根據(jù)重冰凍架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)定的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，冰厚值在15毫米的設(shè)計(jì)可按照上述規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是不能采用放松電線的應(yīng)力的方法預(yù)防與處理架空電力線路冰凍災(zāi)害的方式進(jìn)行。一方面要提高線路的抗冰凍能力，另一方面要防止線間故障的發(fā)生。對(duì)于已經(jīng)設(shè)計(jì)了抗冰凍能力的架空電力線路，由于冰凍區(qū)域的劃分可能存在一定的差距，為了保證線路運(yùn)行的安全性能，最好要進(jìn)行融冰措施的確定，以更好地維護(hù)和管理冰凍區(qū)的電力線路。為了更好地進(jìn)行特殊時(shí)期的架空線路的融冰，要在規(guī)劃設(shè)計(jì)之時(shí)就充分地考慮到電廠、變電站設(shè)備的融冰電源燈裝置的安裝和運(yùn)行。
　　 四、已有架空電力線路預(yù)防冰凍災(zāi)害的措施
　　 1.改造已運(yùn)行的架空線路。對(duì)處于海拔較高的地段以及處于峽谷口、風(fēng)道等位置的架空線路，要進(jìn)行合理的改道施工。對(duì)于重冰地段的架空線路要按照新的抗冰凍災(zāi)害要求進(jìn)行全面的改造，以提高預(yù)防冰凍災(zāi)害的能力。
　　 2.對(duì)無(wú)明顯微氣候地區(qū)要實(shí)行融冰措施預(yù)防冰凍災(zāi)害。筆者多年的維護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)表明，要想在沒(méi)有明顯微氣候或者地形變化的地區(qū)預(yù)防冰凍災(zāi)害采用融冰措施是有效的方法。在進(jìn)行融冰操作的時(shí)候要中斷供電線路，而且融冰需要大量的電能，操作起來(lái)比較繁瑣。因此，各地在實(shí)際運(yùn)行中很少使用這一方法。短路融冰是一種常用的融冰方法，在治理冰凍災(zāi)害的工作中，應(yīng)滿(mǎn)足短路融冰所需條件，發(fā)電廠和變電站等要提供線路短路融冰的電源，線路上要確定好短路的位置，要根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)提供的信息，進(jìn)行短路融冰的設(shè)計(jì)等。對(duì)于融冰電壓的選取，一般情況下可以選擇發(fā)電廠的標(biāo)準(zhǔn)電壓，需要在某一特定的融冰電壓開(kāi)展工作時(shí)，可以把兩臺(tái)變壓器進(jìn)行串聯(lián)工作，以取得更好的短路電壓融冰效果。
　　 五、結(jié)語(yǔ)
　　 輸電線路的覆冰影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理情況下，設(shè)計(jì)上凡能避開(kāi)重冰區(qū)的應(yīng)避開(kāi)重冰區(qū)，不能避開(kāi)的，可在設(shè)計(jì)上采用降低結(jié)冰的設(shè)計(jì)方法或采用重型抗冰塔來(lái)抗冰。防治覆冰事故的發(fā)生，關(guān)鍵是準(zhǔn)確把握輸電線路所經(jīng)地區(qū)氣象資料、微氣候及微地形，從而在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)上采取針對(duì)措施。要加強(qiáng)對(duì)架空線路冰凍災(zāi)害的預(yù)防和設(shè)計(jì)，以保證架空電力線路的安全運(yùn)行。
　　
　　 參考文獻(xiàn)：
　　 1.陳斌，鄭德庫(kù).架空送電線路導(dǎo)線孤冰破壞問(wèn)題分析[J].吉林電力，2