輸電線路冰害事故及原因研究

摘 要：輸電線路運(yùn)行中，若發(fā)生冰害事故，則會(huì)造成很大的損失，影響著線路運(yùn)行的安全性和效益，比如造成大規(guī)模停電。因此深度分析此課題，提出有效的應(yīng)對(duì)措施，具有現(xiàn)實(shí)的意義?，F(xiàn)針對(duì)輸電線路冰害事故，做簡(jiǎn)單的論述，總結(jié)了事故發(fā)生的原因，提出了事故處理和防范策略，共享給相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：輸電線路；冰害事故；安全性；效益

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）35-0089-02

近年來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，大面積冰害事故頻繁發(fā)生，尤其是2008年1～2月份，我國(guó)南方電網(wǎng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的冰害，造成了1252條110～500kV線路倒塔7377基、3092基受損，13888條10～35kV線路故障停運(yùn)，損失重大。自此之后，不斷加強(qiáng)輸電線路建設(shè)和運(yùn)維管理力度，提升建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化運(yùn)行管理，獲得了不錯(cuò)的成效?，F(xiàn)結(jié)合具體實(shí)踐，總結(jié)防范輸電線路冰害事故的方法。

1 覆冰的類型

輸電線路覆冰指的是，云中、霧中或者空氣中的水分，在0℃條件或者更低時(shí)，同輸電線路導(dǎo)地線表面碰撞并且凍結(jié)的現(xiàn)象。依據(jù)覆冰的危害，以及覆冰表現(xiàn)特性，具體分為以下類型：①雨凇。雨凇較為堅(jiān)硬，密度在0.8～0.9g/cm3范圍內(nèi)或者更大，粘附力比較強(qiáng)。此類覆冰發(fā)生在低海拔地區(qū)，形成溫度為-2～0℃；山地輸電線路，雨凇形成的條件，包括大風(fēng)、冰晶/水滴、氣溫-4～0℃。因此結(jié)構(gòu)比較緊密，而且附著力很強(qiáng)，給輸電線路造成的危害極大。②霧凇。霧凇密度范圍為0.3～0.6g/cm3，在物體迎風(fēng)面凍結(jié)。形成條件包括中等風(fēng)速、氣溫-13～-7℃，造成的危害很大。③混合淞。主要由透明和不透明冰層交錯(cuò)形成，密度范圍為0.6～0.8g/cm3。在低地的形成條件為，冰晶/雨滴、氣溫范圍-5～0℃；在山地的形成條件為，冰晶/雨滴、氣溫范圍為-10～3℃，對(duì)輸電線路的危害極大。④雪淞。此類覆冰對(duì)輸電線路不會(huì)造成極大的危害，不過(guò)積雪過(guò)大，當(dāng)融化時(shí)，會(huì)引發(fā)絕緣子融冰閃絡(luò)事故。

2 輸電線路冰害事故與原因分析

2.1 過(guò)荷載

輸電線路冰害事故中，過(guò)荷載是引發(fā)事故的重要原因。過(guò)荷載指的是導(dǎo)線覆冰的增加，使得所有支持結(jié)構(gòu)以及金具的垂直荷載增加。隨著導(dǎo)線迎風(fēng)面覆冰厚度的不斷增加，輸電線路的水平荷載也會(huì)隨之增加。若覆冰嚴(yán)重，會(huì)造成導(dǎo)線和地線斷裂以及桿塔倒塌等問(wèn)題。事故發(fā)生的機(jī)理如下：隨著覆冰的積累，達(dá)到相應(yīng)體積以及重量后，輸電線路的重量會(huì)增加，弧垂也會(huì)增大，導(dǎo)線對(duì)地間距不斷減小，極易發(fā)生閃絡(luò)事故。當(dāng)弧垂增大，加之風(fēng)力作用的影響，使得兩根導(dǎo)線或者導(dǎo)線與地之間產(chǎn)生碰撞，進(jìn)而引發(fā)短路跳閘事故，燒傷或者燒斷輸電導(dǎo)線。若覆冰的重量增加，超出導(dǎo)線和金具等的機(jī)械強(qiáng)度，使得導(dǎo)線從壓接管內(nèi)抽出，或者外層鋁股全部斷裂、鋼芯抽出。除此之外，導(dǎo)線覆冰超出線路桿塔的額定荷載，極易引發(fā)桿塔基礎(chǔ)下沉或者傾斜等事故。

2.2 冰 閃

輸電線路冰害事故中，冰閃較為常見(jiàn)，為污閃的一種。發(fā)生嚴(yán)重覆冰時(shí)，絕緣子的強(qiáng)度會(huì)不斷降低，泄漏距離不斷縮短。受到晶釋效應(yīng)的影響，融冰期間，冰層表面水膜的電導(dǎo)率能力較強(qiáng)，使得泄漏電流增加。除此之外，冰棱間隙會(huì)使得絕緣子串電壓分布產(chǎn)生變化，以及單片絕緣子表面電壓分布產(chǎn)生畸變，使得覆冰絕緣子串閃絡(luò)電壓減少。在產(chǎn)生閃絡(luò)時(shí)，持續(xù)電弧會(huì)燒傷絕緣子，造成絕緣強(qiáng)度降低。

2.3 覆冰舞動(dòng)

受到風(fēng)的作用，不均勻覆冰導(dǎo)線處于低頻率（0.1～3Hz）以及大振幅（超過(guò)10m）的自激振動(dòng)下，會(huì)產(chǎn)生舞動(dòng)的情況。振動(dòng)的表現(xiàn)形態(tài)，具體為一個(gè)檔距內(nèi)僅一個(gè)或者少數(shù)幾個(gè)半波。若產(chǎn)生舞動(dòng)，會(huì)引發(fā)各類事故，比如閃絡(luò)和跳閘等，甚至造成斷股和斷線等事故。一般來(lái)說(shuō)，造成輸電線路舞動(dòng)的原因如下：①覆冰。此因素為舞動(dòng)產(chǎn)生的必要條件，覆冰多發(fā)于風(fēng)作用下的雨凇以及霧凇等堆積在輸電線路的天氣下。②風(fēng)。風(fēng)也是造成覆冰舞動(dòng)的必要條件，決定了線路舞動(dòng)的大小以及狀態(tài)。③線路參數(shù)。從覆冰舞動(dòng)產(chǎn)生的原因來(lái)說(shuō)，線路參數(shù)是造成舞動(dòng)的內(nèi)在因素。一般來(lái)說(shuō)，大截面和多分裂導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)剛度大，極易造成偏心覆冰，所以大截面導(dǎo)線照比常規(guī)截面的導(dǎo)線，更容易產(chǎn)生舞動(dòng)。除此之外，分裂導(dǎo)線照比單導(dǎo)線更容易造成舞動(dòng)。導(dǎo)線的表面越粗糙，那么就越容易結(jié)冰，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的導(dǎo)線覆冰情況，產(chǎn)生覆冰舞動(dòng)。除此之外，導(dǎo)線的張力越大，則弧垂就越效，則產(chǎn)生覆冰舞動(dòng)以及相間碰線的可能性就越小，不過(guò)張力越大，就更容易使得微風(fēng)振動(dòng)的增強(qiáng)。若檔距大，那么導(dǎo)線吸收的能量就越大，覆冰舞動(dòng)的幅度就越大，因此在易舞動(dòng)區(qū)域要盡量減小檔距[1]。

2.4 脫冰跳躍

一般來(lái)說(shuō)，覆冰輸電線路在氣溫增加或者自然風(fēng)力的作用下，或者人為振動(dòng)敲擊的作用下，極易產(chǎn)生不均勻脫冰或者不同期脫冰情況。覆冰厚度的不斷增加，使得導(dǎo)線拉力隨之增加，造成導(dǎo)線弧垂在增大。若出現(xiàn)大段或者整檔脫冰的情況，因?yàn)閷?dǎo)線彈性儲(chǔ)能的快速轉(zhuǎn)變，變成導(dǎo)線的動(dòng)能以及位能，使得導(dǎo)線向上跳躍，并且減小導(dǎo)線對(duì)地線的間距，使得導(dǎo)線對(duì)地線放電，引發(fā)線路跳閘故障。

3 輸電線路冰害事故的防范和處理策略

3.1 提升巡視水平

輸電線路覆冰情況的發(fā)生，具有必然性，為更好的應(yīng)對(duì)，需要加強(qiáng)線路巡視。隨著輸電線路建設(shè)的增加，使得巡視工作量隨之增加，若采取人工巡視的方式，難以保證巡視工作到位[2]。因此建議引入智能巡視技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)智能巡視系統(tǒng)，輔助輸電線路巡視工作。以某電力公司，使用此系統(tǒng)，一周完成了4條輸電線路以及400多基鐵塔的遠(yuǎn)程巡視，節(jié)約了大量的資源，而且提高了巡視工作的質(zhì)量，使得巡視工作更加全面和精準(zhǔn)。目前，此公司利用大數(shù)據(jù)智能巡視技術(shù)，采集了圖像14422張，采集覆冰數(shù)據(jù)43200條。在覆冰嚴(yán)重時(shí)期，對(duì)產(chǎn)生的冰害事故，結(jié)合運(yùn)行數(shù)據(jù)，快速制定解決對(duì)策，避免了事故擴(kuò)大。

3.2 提升輸電線路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

從當(dāng)前電力企業(yè)實(shí)際來(lái)說(shuō)，通過(guò)不斷提升設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使得輸電線路的抗冰害能力水平得以有效提升。以某公司為例，將500kV輸電線路抗災(zāi)能力標(biāo)準(zhǔn)，從30年一遇，提升為50年一遇；將220kV以及110kV輸電線路的抗災(zāi)能力標(biāo)準(zhǔn)，從15年一遇，提升為30年一遇；對(duì)于特高壓線路，按照100年一遇建設(shè)。不斷加強(qiáng)設(shè)計(jì)和建設(shè)環(huán)節(jié)的把控，提升線路的抗冰害能力水平。

3.3 制定合理應(yīng)急預(yù)案

結(jié)合輸電線路冰害特點(diǎn)，制定合理的應(yīng)急處理預(yù)案，做好防范和處理。從多年的工作實(shí)踐來(lái)說(shuō)，對(duì)于輸電線路冰害的處理，可采取以下措施：①熱力除冰法。利用電阻性磁鐵以及斷流電流，實(shí)現(xiàn)除冰。在實(shí)際應(yīng)用中，此方法成本較高，所以多用于覆冰期。②機(jī)械除冰法。在我國(guó)多數(shù)地區(qū)，機(jī)械除冰法的應(yīng)用，能夠獲得不錯(cuò)的成效，應(yīng)用較為廣泛。不過(guò)在青海和西藏等地區(qū)，此方法不適用。③被動(dòng)法?；诘厍蛞惋L(fēng)力等作用機(jī)理，并且應(yīng)用附加能量，實(shí)現(xiàn)覆冰的預(yù)防或者除冰[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，輸電線路冰害事故的發(fā)生，是在多重因素的作用下形成。若產(chǎn)生冰害，則會(huì)造成很大的損失，比如經(jīng)濟(jì)損失，因此需要做好防范和治理。在具體實(shí)踐中，要從線路建設(shè)和運(yùn)維方面入手，加大控制力度。

參考文獻(xiàn)

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[3]馬曉紅，穆青青，潘哲哲.輸電線路大范圍冰害事故分析及對(duì)策[J].通信電源技術(shù)，2018，35（03）：245～246.

收稿日期：2018-11-2

作者簡(jiǎn)介：周金發(fā)（1986-），男，工程師，主要從事輸電線路相關(guān)工作。