架空輸電線路防過荷載、冰閃及倒塔斷線等冰害隱患的排查和處理方法

盧霄

摘 要：在持續(xù)的雨雪冰凍天氣中，絕緣子會(huì)嚴(yán)重覆冰并產(chǎn)生重力過荷載的現(xiàn)象，導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生倒塔斷線、冰閃跳閘、導(dǎo)線舞動(dòng)、設(shè)備損害等冰災(zāi)事故，給人們的生產(chǎn)生活帶來很大的不便。因此，對(duì)于這種情況，應(yīng)該采取科學(xué)合理的措施進(jìn)行及時(shí)排查，并針對(duì)相應(yīng)的問題予以解決，避免引發(fā)不必要的事故。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路；過荷載；冰閃；倒塔斷線；冰害隱患；處理方法

引言

在輸變電工程中，導(dǎo)線覆冰是一種普遍的現(xiàn)象，情況輕一點(diǎn)的則造不成什么影響，而情況嚴(yán)重的則會(huì)引起導(dǎo)線舞動(dòng)、桿塔傾斜、倒塔斷線、絕緣子閃絡(luò)等問題，造成重大事故。在我國(guó)北方地區(qū)，雖然冬季寒冷，但是降水相對(duì)于南方地區(qū)要少得多，所以溫度低卻沒有過多的水分用于結(jié)冰，覆冰量很少，對(duì)輸電線路不會(huì)造成什么影響，而在我國(guó)長(zhǎng)江以南海拔高的地區(qū)，由于受高空西南暖濕氣流的影響，冬季降水豐沛，常常會(huì)造成嚴(yán)重的覆冰現(xiàn)象。對(duì)于這一問題，應(yīng)在輸電線路設(shè)計(jì)階段和運(yùn)行階段做好防冰措施，盡量避免或降低病害造成的損失。

1 輸電線路防冰害設(shè)計(jì)

1.1 認(rèn)真調(diào)查氣候條件、避開不利地形

針對(duì)輸電線路的覆冰情況，應(yīng)多建立一些觀測(cè)站進(jìn)行觀測(cè)，能夠?yàn)橛行Ы鉀Q冰害問題奠定良好的基礎(chǔ)，而縱觀我國(guó)專門解決輸電線路的觀測(cè)臺(tái)，數(shù)量并不是很多，鑒于這種情況，應(yīng)根據(jù)氣候地形需要，適當(dāng)?shù)脑黾佑^測(cè)臺(tái)的數(shù)量。設(shè)計(jì)部在選擇新建線路的氣象條件時(shí)，不僅要收集氣象部門觀測(cè)的歷史資料，還要對(duì)沿線現(xiàn)有的輸電線路的覆冰情況進(jìn)行深入的調(diào)查與分析，向當(dāng)?shù)鼐用裨儐枤v年冰凌的頻數(shù)、性質(zhì)、分布等，對(duì)當(dāng)?shù)貧庀筮M(jìn)行準(zhǔn)確的把握。同時(shí)，對(duì)地形復(fù)雜的微氣象覆冰區(qū)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在沿線建立前期觀測(cè)站，對(duì)冰凌的情況做一個(gè)具體的了解。

1.2 新建線路的抗冰設(shè)計(jì)

在新建輸電線路的抗冰問題上，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)收集的氣象資料對(duì)冰區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)的劃分，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)冰厚進(jìn)行線路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，既確保線路的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，又可以節(jié)省不必要的經(jīng)濟(jì)開支。此外，輸電線路不是在一塊地方，而是要經(jīng)過很長(zhǎng)的一段距離，沿線的地勢(shì)、微氣候及微地形都有很大的差別，所以，不能單一的采取一個(gè)冰厚設(shè)計(jì)值，要因地制宜，根據(jù)具體情況而定。在線路的設(shè)計(jì)中，最重要的是要保證重冰段的安全，因?yàn)檫@是造成重大事故的關(guān)鍵，所以，要在已掌握的氣候資料的基礎(chǔ)之上，結(jié)合沿線的地形、地物、相對(duì)高差及覆冰時(shí)的風(fēng)速、風(fēng)向、適度等情況進(jìn)行綜合性的分析，合理的劃分冰區(qū)，計(jì)算出合適的冰厚設(shè)計(jì)值。

此外，在選擇路徑方面，盡量避開嚴(yán)重覆冰段，沿著起伏不大的地形走線；同時(shí)避免橫跨埡口、風(fēng)道、通風(fēng)湖泊這些易于結(jié)冰的地段；如果線路要跨越山嶺，則不應(yīng)采取大檔距、大高差；當(dāng)線路沿山嶺經(jīng)過時(shí)，最好沿覆冰時(shí)的背風(fēng)坡走線。從源頭上避免出現(xiàn)覆冰嚴(yán)重的情況，為后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。如果線路實(shí)在無法避開重冰區(qū)，可以采取抗冰設(shè)計(jì)。

2 已運(yùn)行的輸電線路防冰害措施

2.1 絕緣子冰閃的預(yù)防措施

要防止絕緣子的冰閃，最簡(jiǎn)單的辦法就是增大爬電距離。同時(shí)，還可以從改善絕緣子傘裙的結(jié)構(gòu)入手，在相同的條件下，大小傘與等徑傘相比，大小傘對(duì)防治冰閃更有效。對(duì)絕緣子的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣，在大雪的天氣變不會(huì)發(fā)容易發(fā)生積雪的現(xiàn)象，就算會(huì)積雪，也同樣會(huì)降低閃絡(luò)發(fā)生的機(jī)率，有效的避免覆冰現(xiàn)象，保證輸電線路的安全運(yùn)行。同時(shí)，要經(jīng)常清掃桿塔橫擔(dān)和絕緣子，尤其是在冰凍期之前將其清掃干凈，這種做法同樣可以加強(qiáng)抗閃絡(luò)的能力。

2.2 倒塔斷線預(yù)防措施

倒塔斷線同樣是覆冰所造成的直接后果，這種情況通常在南方海拔較高且已形成霧凇、雨凇的山頂及風(fēng)口處，對(duì)于耐張段較長(zhǎng)的地方，應(yīng)在其中間部位設(shè)置耐張塔，以免線路斷裂耐張塔承受不住張力而出現(xiàn)連環(huán)破壞的情況。另外，如果該線段在歷史上頻繁發(fā)生覆冰現(xiàn)象，那么，應(yīng)參照已發(fā)生的事故，采取相應(yīng)的措施對(duì)線路進(jìn)行改進(jìn)或加強(qiáng)，避免出現(xiàn)相同的事故。同時(shí)，對(duì)于地線上覆冰密度過大的情況，應(yīng)采取加強(qiáng)地線支架的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

對(duì)于檔距較大的重覆冰地段，采取增加桿塔、縮小檔距的措施，以增加導(dǎo)地線的過載能力，減輕桿塔荷載，減小不均勻脫冰時(shí)導(dǎo)地線相碰撞的機(jī)率。對(duì)重覆冰區(qū)新建線路應(yīng)盡量避免大檔距，使重覆冰區(qū)線路檔距較為均勻。對(duì)于35kV線路，檔距一般在250m以下；對(duì)于110kV線路，檔距一般在300m以下；對(duì)于220kV線路，檔距一般在400m以下；對(duì)于500kV線路，檔距一般在500m以下；當(dāng)?shù)匦问芟拗票仨毑捎幂^大檔距時(shí)，宜采用耐張塔或采用其他加強(qiáng)措施。

改善桿塔結(jié)構(gòu)、擴(kuò)大導(dǎo)線與地線的水平位移。加強(qiáng)桿塔、縮短耐張段長(zhǎng)度。將事故頻繁、荷重較大、兩側(cè)檔距相差較大及垂直檔距系數(shù)小于0.6的直線桿塔采用加固措施后改為耐張塔；對(duì)于橫跨峽谷、風(fēng)口處則改為孤立檔，并相應(yīng)加強(qiáng)桿塔。例如，對(duì)前后檔距或高差角較大的鐵塔提高冰厚等級(jí)，鐵塔主材可選用Q390或Q420高強(qiáng)度鋼，提高強(qiáng)度。

2.3 導(dǎo)線舞動(dòng)預(yù)防措施

改進(jìn)鐵塔緊固方式，加強(qiáng)易舞動(dòng)地區(qū)桿塔強(qiáng)度。220/500kV輸電線路耐張桿塔位于導(dǎo)線舞動(dòng)系統(tǒng)的終端，相當(dāng)于一個(gè)剛性阻尼器，舞動(dòng)能量經(jīng)橫擔(dān)、塔身到地面而消耗，其所受的交變應(yīng)力最大，其緊固件最容易松扣或受到鋼材相對(duì)運(yùn)動(dòng)的剪切力。因此應(yīng)加強(qiáng)易舞區(qū)耐張塔螺栓和塔桿強(qiáng)度，必要時(shí)采用高強(qiáng)度螺栓。對(duì)桿塔節(jié)點(diǎn)螺栓，特別是橫擔(dān)螺栓采取防松措施。

對(duì)易舞動(dòng)區(qū)域線路（特別是<220kV的直線桿塔），設(shè)計(jì)時(shí)加大導(dǎo)線間距離（包括垂直距離和水平偏移），這不能避免導(dǎo)線舞動(dòng)，但可避免它造成的相間短路。二是采用氣流干擾線，破壞導(dǎo)線覆冰后的空氣動(dòng)力學(xué)特性，改變導(dǎo)線受力條件，以其阻尼性能抑制導(dǎo)線舞動(dòng)。

2.4 加固桿塔

綜合考慮具體的地形條件以及桿塔的使用情況，仔細(xì)驗(yàn)算桿塔的縱向不平衡張力，通過局部補(bǔ)強(qiáng)額措施，加強(qiáng)桿塔桿塔應(yīng)對(duì)縱向不平衡張力的強(qiáng)度。根據(jù)具體冰災(zāi)中上下曲臂等所受損害的程度，應(yīng)對(duì)受損較多的塔形進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算，通過局部不強(qiáng)的方法進(jìn)行加固。此外，與自立式鐵塔相比，拉線桿塔的扛過載綜合能力較弱，所以，如果條件允許，可以適當(dāng)?shù)淖鲆幌绿鎿Q，增強(qiáng)其扛過載的綜合能力。

3 輸電線路除冰方法

對(duì)輸電線進(jìn)行防冰處理之后，還要對(duì)現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)出現(xiàn)的覆冰情況進(jìn)行解決，這時(shí)就要采用除冰的方法，除冰方法是物體覆冰達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)后所采取的措施。如今，國(guó)內(nèi)外用來除冰的方法有很多種，大致可以分為熱力融冰法、機(jī)械破冰法以及自然被動(dòng)發(fā)三種，采取有效的除冰方法，能夠避免重大事故的發(fā)生，確保輸電線路高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在雨雪冰凍天氣，架空輸電線路最容易遭受冰害的襲擊，因此，針對(duì)輸電線路的覆冰問題，相關(guān)單位要及時(shí)做好防冰工作，包括線路設(shè)計(jì)和已運(yùn)行線路的防冰工作，同時(shí)，除冰工作也應(yīng)積極落實(shí)，預(yù)防并解決輸電線路的覆冰問題，確保其正常運(yùn)行。

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