基于灰色關(guān)聯(lián)度的電力線路覆冰倒塔影響因素分析

張謙 仝琳 彭偉松

摘要：隨著我國(guó)南方地區(qū)覆冰現(xiàn)象頻發(fā)，對(duì)電能傳輸和配送造成嚴(yán)重影響，致使供電穩(wěn)定性降低，對(duì)居民的正常生活和生命安全造成了嚴(yán)重威脅。為提高電力線路覆冰防御能力，本文以電力線路覆冰倒塔為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)電力線路覆冰特點(diǎn)進(jìn)行分析，充分挖掘其潛在影響因素，并通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析選取關(guān)聯(lián)度較高的影響因素，從而構(gòu)建較為全面的影響因素指標(biāo)體系。最后，本文提出電力線路覆冰風(fēng)險(xiǎn)防御有關(guān)對(duì)策建議，對(duì)提高電能傳輸穩(wěn)定性、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)防控能力具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電力線路;覆冰;倒塔;灰色關(guān)聯(lián)分析

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電能幾乎已滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。受氣候、地形、海拔及水汽源等條件影響，我國(guó)中部、南部地區(qū)電力線路覆冰災(zāi)害愈發(fā)頻繁，呈現(xiàn)不斷加劇趨勢(shì)[1]。電力線路覆冰容易造成倒塔、斷線、冰閃、舞動(dòng)等電力故障，引發(fā)大面積停電，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展，不僅阻斷當(dāng)?shù)鼐用癫膳瘉?lái)源，危害身體健康，而且極易造成經(jīng)濟(jì)損失[2，3]。

本文通過(guò)深入分析電力線路特點(diǎn)及覆冰影響，以電力線路倒塔量為研究對(duì)象，深入剖析電力線路覆冰風(fēng)險(xiǎn)，選取18個(gè)潛在的影響因素。通過(guò)采用灰色關(guān)聯(lián)分析（GRA）方法進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，選定16個(gè)高度關(guān)聯(lián)的影響因素，從而構(gòu)建電力線路覆冰倒塔影響因素指標(biāo)體系。

1 電力線路覆冰危害分析

近年來(lái)，自然災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生頻繁，我國(guó)東部、南部地區(qū)電力線路工程覆冰現(xiàn)象嚴(yán)重，對(duì)電能的穩(wěn)定供給埋下重大安全隱患[4，7]。主要危害包括：（1）倒塔。線路覆冰及鐵塔覆冰形成巨大的負(fù)荷力，當(dāng)荷載強(qiáng)度超過(guò)電力鐵塔設(shè)計(jì)負(fù)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鐵塔傾斜、倒塌。（2）導(dǎo)線斷裂。導(dǎo)線覆冰會(huì)增加導(dǎo)線的自重，使得導(dǎo)線發(fā)生下垂，在檔距中間部分形成強(qiáng)大的重力拉力，加之劇烈舞動(dòng)，導(dǎo)線會(huì)發(fā)生斷裂。（3）設(shè)備機(jī)械損傷。導(dǎo)線的舞動(dòng)會(huì)頻繁震動(dòng)金具、絕緣子串和線夾等材料、設(shè)備，使各銜接點(diǎn)發(fā)生松動(dòng)，并破壞絕緣性，造成設(shè)備的機(jī)械損傷。（4）冰閃跳閘。覆冰會(huì)導(dǎo)致絕緣子串的爬距減小，從而減低冰體的電阻率，導(dǎo)致絕緣子耐壓水平也降低，從而導(dǎo)致冰閃現(xiàn)象發(fā)生，引發(fā)大面積跳閘事故。

2 電力線路覆冰倒塔影響因素分析

覆冰對(duì)電力線路的破壞是綜合多種因素產(chǎn)生的結(jié)果，本文通過(guò)吸收借鑒已有研究成果[8，13]，結(jié)合電力線路工程特點(diǎn)，提出了18個(gè)較為全面的電力線路覆冰倒塔影響因素。具體內(nèi)容及含義如下表2-1所示。

3 影響因素關(guān)聯(lián)性分析

3.1 選取樣本數(shù)據(jù)

本文數(shù)據(jù)主要來(lái)源于南方電網(wǎng)公司2005-2019年電力覆冰搶修工程數(shù)據(jù)，從中選取35個(gè)樣本案例進(jìn)行影響因素關(guān)聯(lián)性分析。 表示覆冰倒塔量， 表示18個(gè)影響因素。具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)下表3-1。

由表3-2和圖3-1可得，影響因素 - 的關(guān)聯(lián)度均高于0.75，影響因素 - 的關(guān)聯(lián)度低于0.73，因此，本文剔除了導(dǎo)線分裂數(shù) 和檢修頻率 ，選取關(guān)聯(lián)度高于0.75的16個(gè)影響因素構(gòu)建指標(biāo)體系。

4 電力線路覆冰防御對(duì)策建議

（1）本文通過(guò)對(duì)電力線路覆冰特點(diǎn)進(jìn)行剖析，結(jié)合16個(gè)影響因素特征，提出以下對(duì)策建議[14，15]：（1）通過(guò)合理劃分冰區(qū)，使得電力線路盡量避開(kāi)重冰區(qū);適當(dāng)減小覆冰嚴(yán)重區(qū)域線路檔距。（2）增加直流（DC）融冰裝置，減小同塔回?cái)?shù)，以減少覆冰。（3）通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)線弧垂，調(diào)節(jié)覆冰量與覆冰重力在水平方向分解力的平衡關(guān)系，使得二者的綜合作用最小[8，11]。（4）降低風(fēng)向與導(dǎo)線的夾角，盡量避開(kāi)因特殊地形造成的風(fēng)口地域。

5 結(jié)論

為提升電力線路對(duì)覆冰的防御能力，確保電能穩(wěn)定供應(yīng)，本文基于覆冰形成特征及電力線路特點(diǎn)，通過(guò)GRA選取關(guān)聯(lián)度高于0.75的16個(gè)影響因素，構(gòu)建了電力線路覆冰倒塔的影響因素指標(biāo)體系，有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。

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