輸電線路大范圍冰害事故分析及對策

于曉剛

摘?要：隨著經(jīng)濟和各行各業(yè)的快速發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展也十分快速。自然環(huán)境中電力系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)與氣候環(huán)境息息相關(guān)，隨著天氣變化，輸電線路不斷經(jīng)受著日曬雨淋的侵害，其安全性能也會受到影響。

關(guān)鍵詞：輸電線路;防冰害;措施

【中圖分類號】?TM752?【文獻標識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）18-0174-01

引言

冬季常常受到冰雪災害的侵擾，覆冰舞動現(xiàn)象每年都有發(fā)生，造成的線路故障往往較為嚴重，所以對于架空輸電線路的防冰害措施進行研究，具有重要的意義。本文從輸電線路覆冰脫冰的危害、冰害故障的主要機理和線路上常用的防冰害措施等三個方面出發(fā)，對線路上的防冰害措施進行了分析，為輸電線路防冰害工作提供參考。

1?輸電線路冰害故障的主要機理

1.1?絕緣子覆冰故障

降雪、冰凍天氣，絕緣子上覆冰之后，其絕緣水平降低，可能導致絕緣子閃絡故障發(fā)生。此前，如果絕緣子受到了一定程度的污染，閃絡電壓將會進一步降低。同時絕緣子上的覆冰對于絕緣子傘裙的連續(xù)性附著，將會造成導線與鐵塔的短接，造成跳閘故障。

1.2?覆冰舞動故障

輸電線路的導地線附著積雪、覆冰的情況下，在微風特別是北風的作用下，發(fā)生跳舞的現(xiàn)象，就是導地線的舞動現(xiàn)象。當線路路徑的走向與主導風向角度大的情況下，在不均勻脫冰的影響下，舞動現(xiàn)象會進一步加劇，處于特別地形的線路更容易受到舞動的負面影響。當導線與導線，或者導線與地線發(fā)生鞭擊的情況下，舞動跳閘故障發(fā)生，多回路線路和多分裂導線線路受到舞動事故的概率相對更大。

1.3?脫冰故障。

導地線脫冰的瞬間，導地線受到反方向的力，導致導地線的彈性跳躍，在環(huán)境風的作用下，脫冰跳動可能幅動很大，而造成導線與導線、導線與地線的鞭擊跳閘故障發(fā)生。受到線路路徑、氣象條件、地形條件的影響，導地線的覆冰往往都是不均勻覆冰，導地線的脫冰往往也都是不均勻脫冰。不均勻脫冰對于導地線張力、鐵塔受到張力、整個耐張塔受到的張力的影響往往更大，具有力量和跳躍方向的不確定性，防范的難度更大，對于線路的危害也更大。

2?輸電線路上常用的防冰害措施

2.1?機械除冰

早期的機械除冰技術(shù)源于人工鋼刀鏟刮，后發(fā)展為由操作人員遙控線路上的可移動裝置，通過裝置上的鋼刀掛鏟掉線路上的覆冰。這種除冰方式雖然能耗低，但對輸電線路表面會造成損傷。隨著機器人設計和應用的普及，高露等設計出高壓線除冰機器人，通過銑削和敲打?qū)崿F(xiàn)除冰，且可以自行避障，對輸電線路造成的傷害更小。此外，在機翼除冰領(lǐng)域，Wang和Budinger等提出超聲導波能在較低能耗的情況下實現(xiàn)對飛行器和風機葉片的除冰。Habibi等將超聲導波和低頻振動相結(jié)合，實現(xiàn)了風機葉片各部位的全面除冰。以同樣的理論基礎，呂錫鋒證實了將超聲波和耦合振動除冰運用在電網(wǎng)覆冰領(lǐng)域中的理論可行性，但缺乏實際試驗驗證。由于機械除冰和熱力除冰的不同原理，而且冰和導線都存在不可忽略的熱容，因此決定了機械除冰在能耗成本上遠遠低于熱力除冰。

2.2?熱力除冰法

熱力除冰主要借助外力加熱源和導線自身熱量提高導線溫度，以達到覆冰融化點，實現(xiàn)除冰。目前最為主要的是除冰、融冰方法就是電流融冰法、短路電流融冰法、直接電流融冰法。比如：利用自耦變壓器可以更好地完成熱力融冰，除此之外，還可以通過改造重冰區(qū)的線路的方式來完成融冰工作。以某220kV線路為例，在融冰冰點站內(nèi)設置融冰自耦變壓器，實現(xiàn)帶負荷融冰。

2.3?從設計層面防冰害

路線、角度設計。對于覆冰、舞動的高發(fā)區(qū)，根據(jù)已有的覆冰、舞動高發(fā)區(qū)分布圖，可以有意識地避開，選擇其他線路走廊，以減少冰害的威脅。線路走線角度的設計，鑒于本地冬季以北風為主，應該與北風的角度盡量小，可以減少覆冰的危害。塔型、材料設計。采用加強型塔型設計，可以有效增強桿塔的防冰害水平，避免冰害故障發(fā)生。對于導地線的材料選材方面，可以運用國內(nèi)外的新型防覆冰導地線型號，對于減少冰雪的附著能夠起到良好的效果，但是工程造價將會上升。絕緣子的選材，也同樣可以選取憎水憎冰型號的絕緣子，具有特殊涂層的導地線、絕緣子也可以減少冰雪的附著。孤立檔設計。對于覆冰災害高發(fā)區(qū)，在無法避開線路走廊的情況下，采用孤立檔的設計方式，或者采用減少直線塔數(shù)量的設計方式，可以有效提高桿塔抗冰水平，同時使得故障搶修時間縮短。

2.4?憎水材料防冰

目前，電網(wǎng)中絕緣子的除冰裝置在設計和安裝上有許多局限性，所以當下比較常用的防冰手段是在絕緣子表面涂抹疏水性材料，而國內(nèi)外學者也在不斷地探尋合適的疏水防冰涂層材料，如鋁合金基體超疏水材料、微納米防冰表面材料等。清華大學的賈志東等還提出在絕緣子表面涂抹具有導電效果的室溫硫化硅橡膠，該種橡膠可在冰雪條件下降低表面電阻，從而利用表面熱效應減少絕緣子的覆冰量。但表面涂層的方法并不能完全消除覆冰，長時間的冰雪天氣仍會在憎水性表面形成冰層，所以在極端惡劣的天氣條件下憎水材料防冰的效果并不明顯。

2.5?自然被凍法

自然被凍法也是目前最為常見的一種方式，主要是借助風能和其他自然力量，讓導線覆冰自然脫落，這種方法較為簡單，而且成本較低。只需要在導線上安裝平衡錘后者阻雪環(huán)即可。但是這種方式的缺陷也非常明顯，最為直接就是自然被凍法會導致導線出現(xiàn)不同時期的脫冰，繼而引發(fā)導線事故。

結(jié)語

輸電線路防冰害是一個復雜的課題，主要應該以防范為主，在前期做好避開冰害區(qū)域的設計，在無法避開的情況下，做好桿塔的加固、補強、安裝防冰裝置等技術(shù)措施，最后才是在覆冰嚴重時期的除冰融冰措施。防冰害工作的開展，需要不斷學習運用新技術(shù)、新方法，在冰雪時期，道路不暢，可積極尋求無人機、護線驛站、屬地化供電所員工、廣大人民群眾的幫助，有助于快速發(fā)現(xiàn)故障點，并加以解決。

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