楊勇

摘 要：文章主要分析了輸電線路受冰雪災(zāi)害影響的因素及其危害，并介紹了目前防治冰雪災(zāi)害的現(xiàn)狀，提出了輸電線路冰雪災(zāi)害預(yù)防的新思路。

關(guān)鍵詞：輸電線路；冰雪災(zāi)害；綜合防治思路

2014年2月中下旬，受大面積降雪和凍雨天氣影響，我國大部分地區(qū)電網(wǎng)再次遭遇繼2008年特大冰雪災(zāi)害以來的又一次比較嚴(yán)重的持續(xù)低溫雨雪冰凍災(zāi)害的考驗(yàn)。隨著極端惡劣氣候出現(xiàn)的概率越來越大，電網(wǎng)之間的聯(lián)系越來越緊密，電網(wǎng)遭受惡劣氣候致命打擊的幾率更高。如何利用目前比較成熟的管理措施、技術(shù)措施、冰雪災(zāi)害技術(shù)措施等手段，全過程貫徹冰雪災(zāi)害防治理念，使輸電線路冰雪災(zāi)害危害降到最低，是我們必須面對(duì)的一個(gè)重大問題。

1 影響輸電線路覆冰的因素

1.1 氣象因素

輸電線路覆冰主要發(fā)生在11月至次年3月間，尤其在入冬和倒春寒時(shí)覆冰發(fā)生的頻率最高。

1.2 海拔高程因素

就同一個(gè)地區(qū)來說，一般海拔高程愈高，愈易覆冰，覆冰也愈厚，且多為霧凇；海拔高程較低處，其冰厚雖較薄，但多為雨凇或混合凍結(jié)。

1.3 線路走向及懸掛高度因素

東西走向的導(dǎo)線覆冰普遍較南北走向的導(dǎo)線覆冰嚴(yán)重。因?yàn)槎靖脖鞖獯蠖酁楸憋L(fēng)或西北風(fēng)，因此，在嚴(yán)重覆冰地段選擇線路走廊時(shí)，應(yīng)盡量避免導(dǎo)線呈東西走向。

1.4 導(dǎo)線直徑因素

在常見的小于或等于8m/s的風(fēng)速下，直徑小于或等于4cm的導(dǎo)線，相對(duì)較粗的導(dǎo)線的單位長度覆冰量比相對(duì)較細(xì)的導(dǎo)線重；對(duì)于直徑大于4cm的導(dǎo)線，單位長度覆冰重量反比較細(xì)的導(dǎo)線輕；在大于8m/s的較大風(fēng)速下，對(duì)于任何直徑的導(dǎo)線，導(dǎo)線越粗覆冰越重，但覆冰厚度隨導(dǎo)線直徑的增加而減小。

1.5 導(dǎo)線表面電場因素

現(xiàn)場觀測及試驗(yàn)研究表明，電場強(qiáng)度較小時(shí)導(dǎo)線覆冰量、冰厚及密度隨電場強(qiáng)度增加而增加，可當(dāng)電場足夠高時(shí)，帶電導(dǎo)線的覆冰比不帶電導(dǎo)線覆冰少很多，覆冰量與電壓極性有明顯關(guān)系；此外，在強(qiáng)電場作用下，導(dǎo)線覆冰的密度也較無電場時(shí)小。

2 輸電線路覆冰的危害

2.1 過負(fù)載危害

過負(fù)載危害，即導(dǎo)線覆冰超過設(shè)計(jì)抗冰厚度（覆冰后質(zhì)量、風(fēng)壓面積增加）而導(dǎo)致的事故。機(jī)械事故包括：金具損壞、導(dǎo)線斷股、桿塔損折、絕緣子串翻轉(zhuǎn)、撞裂等；電氣事故，是指覆冰使線路弧垂增大從而造成閃絡(luò)和燒傷、燒斷導(dǎo)線等。

2.2 不均勻覆冰或不同期脫冰危害

相鄰檔的不均勻覆冰或線路不同期脫冰會(huì)產(chǎn)生張力差，導(dǎo)致導(dǎo)線縮頸或斷裂、絕緣子損傷或破裂、桿塔橫擔(dān)扭轉(zhuǎn)或變形、導(dǎo)線和絕緣子閃絡(luò)及導(dǎo)線電氣間隙減少而發(fā)生閃絡(luò)等。

2.3 覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)危害

導(dǎo)線有覆冰且為非對(duì)稱覆冰（迎風(fēng)側(cè)厚，背風(fēng)側(cè)?。r(shí)，線路易發(fā)生舞動(dòng)；大截面導(dǎo)線比小截面導(dǎo)線易舞動(dòng)，分裂導(dǎo)線比單導(dǎo)線易舞動(dòng)；0℃時(shí)導(dǎo)線張力低至20～80N/mm2易發(fā)生舞動(dòng)。導(dǎo)線舞動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡順線路方向看近似橢圓形，由于舞動(dòng)的幅度大，持續(xù)時(shí)間長，輕則引起相間閃絡(luò)，損壞地線、導(dǎo)線、金具等部件，重則導(dǎo)致線路跳閘停電、斷線倒塔等嚴(yán)重事故。

2.4 絕緣子冰閃危害

覆冰改變了絕緣子的電場分布，覆冰中含有污穢等導(dǎo)電雜質(zhì)時(shí)更易造成冰閃。如1988年加拿大魁北克省安那迪變電站連續(xù)發(fā)生6次絕緣子閃絡(luò)事故，造成該省大部分地區(qū)停電。

3 預(yù)防思路

通過上述分析和研究，防治或減少輸電線路覆冰給電網(wǎng)帶來的危害，應(yīng)基于“預(yù)防為主、綜合治理”的思路，從設(shè)計(jì)源頭貫徹消除或減少冰雪災(zāi)害對(duì)輸電線路的危害的思維，切實(shí)提升輸電線路的本質(zhì)安全水平，提高其可靠性。

3.1 基本思路

按照事故危害防范措施的優(yōu)先順序，著眼于輸電線路覆冰事故發(fā)生的根源——危險(xiǎn)源，在選用防范措施時(shí)，首先考慮的是能消除或避免輸電線路覆冰事故的各類措施，使輸電線路覆冰危害不發(fā)生，是比較理想的結(jié)果；其次，當(dāng)無法完全消除或避免輸電線路覆冰的時(shí)候，應(yīng)考慮減少或削弱或避免輸電線路覆冰事故造成的后果或影響；以上兩種措施措施采用后，事故發(fā)生的概率會(huì)降到很低，最后再考慮當(dāng)輸電線路覆冰事故萬不得已發(fā)生后的應(yīng)急處置措施。

基于以上思路，防范輸電線路覆冰危害的綜合思路如下：

3.2 優(yōu)先采用設(shè)計(jì)措施

在設(shè)計(jì)階段融入輸電線路覆冰防治措施，會(huì)使輸電線路覆冰事故發(fā)生的概率降到最低，且是所有輸電線路覆冰事故防治措施中成本最低的措施，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，同一類事故的防范在設(shè)計(jì)階段做的成本是運(yùn)行階段成本的10%左右。

3.2.1 使輸電線路不覆冰的措施

對(duì)于新建的輸電線路，在設(shè)計(jì)過程中，多收集當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，尤其是最近年份極端惡劣氣候條件下的冰凍雨雪氣象記錄，包括要調(diào)查清楚已有線路、植物等的覆冰情況（冰厚、突變范圍）、季節(jié)風(fēng)向、覆冰類型、雪崩地帶、冰凍雨雪氣候的持續(xù)時(shí)間、影響范圍、覆冰覆雪厚度、風(fēng)速等資料，然后進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，在輸電線路路徑選擇時(shí)，盡可能避開覆冰厚度達(dá)到20mm以上、風(fēng)速大于8m/s的重冰區(qū)域，這樣盡管可能會(huì)因?yàn)槁窂皆黾咏ㄔO(shè)一次投資會(huì)加大，但是后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)成本會(huì)減少，特別是對(duì)于骨干、重要輸電線路，會(huì)大大提高其可靠性，減少因覆冰帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2.2 減少輸電線路覆冰危害的措施

對(duì)于設(shè)計(jì)必須經(jīng)過重冰區(qū)的新建輸電線路或已運(yùn)行在重冰區(qū)的輸電線路，在設(shè)計(jì)新線路或舊線路改造時(shí)，應(yīng)考慮以下措施：

（1）在重覆冰的地區(qū)，架設(shè)耐覆冰式的線路，這種線路的桿塔較一般桿塔的機(jī)械強(qiáng)度大，檔距較短，導(dǎo)線張力較小。

（2）為了避免碰線，導(dǎo)線應(yīng)采用水平排列的布置方法并應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟髮?dǎo)線和避雷線之間的距離。

（3）重覆冰區(qū)的線路桿塔選擇盡量采用孤立耐張段且使線路檔距適當(dāng)縮小布置形式，使線路即使覆冰導(dǎo)線在耐張段的位移最小，從而減少線路相間短路、與避雷線接地短路的幾率。

（4）適當(dāng)增加絕緣子的片數(shù)或采用防污絕緣子，增加絕緣子的爬電距離，減少線路發(fā)生冰閃事故的概率。

（5）避免靠近湖泊且在結(jié)冰季節(jié)的下風(fēng)向側(cè)經(jīng)過，避免線路在山峰附近迎風(fēng)面?zhèn)韧ㄟ^，以免出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)冰現(xiàn)象。

（6）注意交通運(yùn)輸情況，盡量創(chuàng)造維護(hù)搶修的便利條件。

3.3 運(yùn)行預(yù)防措施

3.3.1 調(diào)度措施

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)記錄覆冰區(qū)域輸電線路的運(yùn)行資料，掌握線路覆冰厚度與運(yùn)行負(fù)荷、當(dāng)?shù)販囟鹊年P(guān)系曲線，一方面，在冰雪雨凍的天氣情況下，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行負(fù)荷，特別是夜間的負(fù)荷，避免線路在低負(fù)荷情況下運(yùn)行，防止線路覆冰；另一方面，當(dāng)線路已經(jīng)覆冰，盡量使線路不要超負(fù)荷或在較高負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行，減少不均勻覆冰或不同期脫冰危害。

3.3.2 維護(hù)措施

每年覆冰期來臨之前，及時(shí)檢測線路弧垂情況，并進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，然后將線路弧垂偏大的導(dǎo)線段進(jìn)行調(diào)整，減少導(dǎo)線位移，保持線間距離負(fù)荷覆冰期間的安全要求。

4 結(jié)束語

隨著我國高電壓、大電網(wǎng)建設(shè)速度的不斷加快，全國電網(wǎng)間的互聯(lián)互通的交換能力空前強(qiáng)大，但是大電網(wǎng)任何一個(gè)地方的任意一條輸電線路發(fā)生覆冰事故，均可能造成電網(wǎng)的崩潰或瓦解。在考慮電網(wǎng)抗冰雪雨凍天氣的措施時(shí)，要從實(shí)際出發(fā)，著眼于長遠(yuǎn)利益，實(shí)施標(biāo)本兼治的綜合防治措施，大力提高輸電線路的可靠性。