浅谈冰雪对输电线路的危害及防治

浅谈冰雪对输电线路的危害及防治
作者：沈雷
来源：《中国科技财富》2010年第04期
又是一年冬来到,2008年发生在我国南方的雪灾导致电力方面的大量损失及人员伤亡,是因为之前对输电线路覆冰的危害了解和准备不足,2009年的暴雪又让我们认识到了解冰雪对输电线路的危害及防治是非常有必要的。

一、输电线路覆冰的危害
根据对我国输电线路覆冰事故的分析,覆冰线路的危害主要为以下四类。

(1)线路过荷载事故。

当覆冰积累到一定体积和质量之后,输电导线所承受重力倍增,弧垂增大,导线对地间距减小,从而有可能发生闪络事故。

如果覆冰的质量进一步增大,则可能超过导线、金具、绝缘子及杆塔的机械强度,导致杆塔基础下沉、倾斜或爆裂,杆塔折断甚至倒塌。

(2)相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰造成的事故。

输电线路相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰都会产生张力差,使导线在线夹内滑动,严重时导线外层铝线在线夹出口处全部断裂、钢芯抽动,造成线夹另一侧的铝线拥挤在线夹附近。

导致直线杆承受张力的能力变差,悬垂绝缘子串偏移很大,碰撞横担,造成绝缘子损坏或破裂;也可使横担转动,导线碰撞拉线,烧伤或烧断拉线,杆塔在失去拉线的支持后倒塌。

(3)绝缘子串覆冰造成频繁冰闪事故。

冰闪是污闪的一种特殊形式,绝缘子在严重覆冰的情况下,大量伞形冰凌桥接,绝缘强度降低,泄漏距离缩短。

融冰过程中,冰体或者冰晶体表面水膜很快溶解污秽中的电解质,引起绝缘子串电压分布及单片绝缘子表面电压分布畸变,从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压。

融冰时期通常伴有大雾,使大气中的污秽微粒进一步增加融化冰水导电率,形成冰闪。

闪络过程中持续电弧烧伤绝缘子,引起绝缘子强度下降。

(4)输电导线舞动损坏电力设备。

输电导线覆冰后形成非圆形截面,在风力作用下发生驰振,这是一种低频、大幅度的振动,导线舞动引起杆塔、导线、金具及部件的损坏,造成频繁跳闸甚至停电事故,对输电线路安全运行危害很大。

二、电网规划设计中的覆冰预防
2.1 新建线路的抗冰设计
对于新建的输电线路,在按照国际通行的做法在制定设防标准时,要根据已掌握的气象资料,合理划分冰区,选取不同的设计冰厚进行线路设计,力求做到确保线路安全运行而又不过分增加
线路的造价。

输电线路经过的各种地势、微气候及微地形的差别较大,沿线冰雪情况不会一致,故不能只采取一个冰厚设计值。

为了确保重冰段的安全,应在搜集到的气象资料的基础上,结合线路所经过地区地形、地物情况、相对高差、路径走向及覆冰时的风速、风向、湿度等进行综合分析,合理划分冰区和确定相应的冰厚设计值。

设计中应采取如下防覆冰措施。

(1)输电线路设计,应依据当地气候条件,尽可能避开线路重覆冰区。

(2)在输电线路重覆冰区,应尽量减少线路交叉跨越。

若一定要跨越时,在高差不大的情况下,应选择靠近档端,而不要选在弧垂最低点。

(3)对重冰区线路的设计档距不宜过大,线路的导线应采用水平排列布置。

(4)防止覆冰绝缘子发生闪冰。

最简单的办法就是增大爬电距离,改善绝缘子伞裙的结构,可以采用利于防治冰闪的大小伞结构等方法。

同时,采用绝缘子水平悬挂、V型串、斜向悬挂等形式阻水帘以提高冰闪电压。

采用大盘径伞裙,在绝缘子串中间隔布置防止冰凌桥接。

加强清扫杆塔横担和绝缘子,也可以有效地提高抗闪络能力。

2.2 已运行线路改造中的抗冰害措施
对于已运行的线路,为加强其对覆冰灾害的抵御能力,应视具体情况区别对待。

海拔较高、翻越风水岭及横跨峡谷、风道、垭口等处的电力线路应进行改造;重冰区的电力线路应重新按抗冰要求进行彻底改造;对没有明显微气候、微地形影响的大面积覆冰地区,不宜立即进行线路改造,可以考虑采用融冰措施来防治冰雪灾害。

三、电网运行维护中的覆冰预防
3.1 即使采用输电线路除冰技术
目前,国内外除冰、防冰的技术主要有以下四种。

(1)人工除冰方法。

输电线路覆冰最严重的区段一般只有一条线路中的几档或者十几档,最长也只有几十千米或上百千米,所以用木棍、竹竿等最原始的工具对最严重的覆冰线路段进行敲击,就可除去线路上的覆冰。

这种方法在我国比较常用。

(2)机械除冰法。

使用机械外力手工或自动强制覆冰脱落。

机械除冰法在输电线路上使用时,存在操作困难、安全性能不完善等缺点,不值得推广。

(3)热力融冰法。

采用增大导线的传输电流融冰、短路电流融冰、低居里温度磁环、低居里温度磁力线等,使导线自身发热,温度升高。

这样的融冰方式能量消耗高,而且存在各种各样的缺陷。

(4)被动除冰法。

利用风力、地球引力、随机散射能和温度变化等来自大自然的外力脱冰的方法称为被动除冰法。

一般来说,在工程上首先考虑这种方法。

被动除冰法虽然不能保证可靠除冰,但无需附加能量。

被动除冰技术不能阻止冰的形成,但有助于限制冰灾。

3.2提前做好冬季常规电网维护工作
(1)提前做好防覆冰技术改造和补强加固工作。

对已经建成投运并曾经发生过覆冰灾害,而又没有进行技术改造的电力线路,在迎峰度冬来临之前,提前做好技术改造和缺陷检修及补强加固工作。

(2)提前做好线路除污工作,加强日常维护管理。

在冬季到来之前,做好清扫或清洗导线、绝缘子、杆塔等工作,以增加导线的光滑度,防治积雪和覆冰;对有些覆冰特别严重的线路段,还需要在导线表面刷一种特制的油漆,使导线具有更强的光洁性。

(3)准备充足的抢修材料和交通工具。

要准备的抢修材料包括导线、拉线、绝缘子串、线夹、塔材和变电站的电流互感器、支柱绝缘子等,还要落实抢修交通工具。

(4)制订应急处理预案。

提前制订发生电网覆冰事故时可能采用的多套应急处理预案。

多年的实践证明,灾害发生时临时搞新的运行方式计算往往会延误抢修时间。

(5)对频发覆冰的输电线路,可增加巡视人员和巡视次数。

在出现冻雨、湿血、寒雾的天气时,要增派人手加强对关键线路段的巡视,一旦出现危及电网安全的覆冰,就立即向电网调度报告,申请停电检修,防止倒塔断线、切负荷等造成大面积停电。