超高壓輸電線路防凝凍災(zāi)害技術(shù)措施分析

陳文正 楊 震 任 磊 張 國

國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司

超高壓輸電線路防凝凍災(zāi)害技術(shù)措施分析

陳文正 楊 震 任 磊 張 國

國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司

眾所周知，覆冰積雪屬于自然界中比較典型的現(xiàn)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(tǒng)中，需要對這種超高壓輸電線路進(jìn)行防凝凍災(zāi)害的處理，尤其是在大力推進(jìn)西部發(fā)展中所架設(shè)大量超高壓的輸電線路，它們大多數(shù)處于自然環(huán)境比較復(fù)雜的地段，如有的穿越峽谷、河流等，一旦遇到凝凍災(zāi)害，就會帶來極其嚴(yán)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(zāi)害措施，以便減少損失。

超高壓；輸電線路；防凝凍技術(shù)

由于輸電線路覆冰嚴(yán)重，大大超過了原設(shè)計條件，致使多條輸電線路鐵塔、導(dǎo)線、絕緣子、金具等受到嚴(yán)重?fù)p壞。針對本次凝凍災(zāi)害情況，應(yīng)深入分析其特點(diǎn)和原因，從輸電線路的設(shè)計、施工、運(yùn)行和科研等方面找出薄弱環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)對策，提高電網(wǎng)抗擊嚴(yán)重自然災(zāi)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(zāi)害設(shè)計進(jìn)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(fēng)速風(fēng)向、空氣溫度以及空氣中所包含的液態(tài)水含量較高等因素而導(dǎo)致其產(chǎn)生的，每年的冬季與初春是其高發(fā)時期，在氣溫下降到-5～0℃、風(fēng)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(xù)變冷或者是氣溫持續(xù)地下降，凍雨與濕雪則會逐漸的轉(zhuǎn)向雨凇，而冰面也會急速地增長，由此形成較厚冰層；當(dāng)氣溫下降到-15～-8℃時，那么原有的冰層外側(cè)會積覆霧凇，由此導(dǎo)致輸電線路的表面逐漸由雨凇過渡至混合凇再轉(zhuǎn)向霧凇復(fù)合冰層，從而增加輸電線路的負(fù)擔(dān)；當(dāng)輸電線路發(fā)生覆冰時，而風(fēng)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(dāng)前處于凝凍的狀態(tài)，如果此時風(fēng)力較大不僅會加速凝凍的形成，而且嚴(yán)重的情況之下，還會導(dǎo)致輸電出現(xiàn)受到損害或者是斷裂的現(xiàn)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(shù)原則

超高壓輸電線路防凝凍技術(shù)措施的選取應(yīng)遵循因地制宜等技術(shù)原則，在全面跟蹤輸電線路所建區(qū)域冰雪、冰凍災(zāi)害對電力線路相關(guān)設(shè)施可能造成損害的情況下，結(jié)合超高壓輸電線路設(shè)計覆冰標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)統(tǒng)計建設(shè)區(qū)歷年冰雪天氣以及覆冰實(shí)際數(shù)據(jù)信息，對可能給輸電線路帶來嚴(yán)重破壞的冰災(zāi)特征進(jìn)行認(rèn)真分析研究，從而制定完善的輸電線路防凝凍預(yù)防措施和應(yīng)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(guān)工作經(jīng)驗(yàn)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(shí)際工程。其中“避”就是在輸電線路路徑選址過程中，應(yīng)盡量避免或減少橫跨山口、丫口、風(fēng)口以及湖泊等不利地勢；“抗”就是提高輸電線路防凝凍設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，使線路在設(shè)計氣象等條件下能夠抵御自然冰負(fù)荷的破壞，從而確保輸電線路安全可靠的運(yùn)行；“改”即針對輸電線路中存在設(shè)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(shù)措施避開重冰區(qū)，提高線路運(yùn)行安全性；“防”就是結(jié)合當(dāng)今輸電線路先進(jìn)的防凝凍新工藝、新材料，防止或減少導(dǎo)線覆冰程度。綜上所述，超高壓輸電線路防凝凍技術(shù)原則，就是結(jié)合工程實(shí)際情況，采取各種有效的技術(shù)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(huán)狀態(tài)，確保導(dǎo)線上的總覆冰荷載始終處于輸電線路設(shè)計允許范圍內(nèi)。

3 超高壓輸電線路防凝凍技術(shù)策略分析

3.1 除冰技術(shù)策略

對于超高壓輸電線路防冰的技術(shù)，可以采用除冰的方式，雖然當(dāng)前國內(nèi)外所有的除冰技術(shù)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(jī)械除冰、熱力融冰以及被動除冰，其中機(jī)械除冰主要是使用外力的作用強(qiáng)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(chǎn)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(chǎn)生的熱量，融化已經(jīng)覆蓋在輸電線路上冰塊，例如湖南電網(wǎng)在近幾年來經(jīng)常采用三相短路的電流使其達(dá)到融冰的效果；被動除冰則是將輸電線路的導(dǎo)線安裝一些阻雪環(huán)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(fēng)，使輸電線路上的冰脫離。

3.2 注意事項

可研、初設(shè)階段的路徑選擇。在線路設(shè)計的可研、初設(shè)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(jīng)過覆冰嚴(yán)重地段。在選擇線路路徑時應(yīng)盡量避開重冰區(qū)，沿起伏不大的地形走線；盡量避免橫跨埡口、風(fēng)道和通過湖泊、水庫等容易覆冰的地帶；翻越山嶺時應(yīng)避免大檔距、大高差；沿山嶺通過時，宜沿背風(fēng)或向陽面走線；應(yīng)避免使轉(zhuǎn)角點(diǎn)設(shè)立在突出開闊的山脊或分水嶺上，轉(zhuǎn)角角度不宜過大。

對覆冰情況進(jìn)行細(xì)致的調(diào)研工作，慎重劃分氣象分區(qū)。由于全球氣候的變化，近年來全國很多地方均出現(xiàn)了少有的災(zāi)害性氣象，需要注重與氣象部門加強(qiáng)聯(lián)系，充分掌握線路沿線氣象條件。

增加中冰區(qū)設(shè)計條件及相應(yīng)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(guān)系，在現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)程和重冰區(qū)設(shè)計規(guī)定之間，增加10～20mm中冰區(qū)設(shè)計條件。

適當(dāng)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(dǎo)線高?，F(xiàn)場觀測部分桿塔倒塌是由地線支架塌陷引發(fā)，部分沒倒的桿塔也出現(xiàn)了地線支架變形、損壞，說明地線支架為桿塔的最薄弱環(huán)節(jié)。因此，應(yīng)適當(dāng)提高地線支架設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，地線覆冰宜比導(dǎo)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(diǎn)研究的問題，其承受冰雪自然災(zāi)害的好壞會直接地影響整個超高壓的輸電線路能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)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(tǒng)帶來惡劣的影響。

[1] 劉威，王朝海.超高壓輸電線路防凝凍災(zāi)害技術(shù)措施研究[J].機(jī)電信息，2012，06：101+103.

[2] 魏明祿.凝凍災(zāi)害危機(jī)管理研究[D].華中科技大學(xué)，2012.

[3] 路面凝冰災(zāi)害防治技術(shù)將解除凝凍路滑之憂[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009，16：109.