输电线路覆冰及其防护措施

0引言

作为易发生输电线路覆冰的国家之一，冰灾对输电线路的影响已经严重威胁了我国电网的正常运行，同时给我国电网和社会经济造成了巨大的损失。近几年，全国不断发生大面积的覆冰事故，由于覆冰所导致的输电线路跳闸及杆塔倒塌事故已经越来越严重。比较典型的大事故就是2008年南方发生的雪灾，严重影响了国民经济的正常发展和人民生活的正常进行，并对社会稳定性构成了较大威胁。因此，对输电线路覆冰的机理及其防护措施进行研究，有助于促进我国电网建设，提高电网供电可靠性，减小覆冰造成的灾害。

1输电线路覆冰的形成

在严冬或初冬季节特别容易形成输电线路的覆冰，其形成过程如下：首先若气温下降到了－3℃以下，当风速达到10m／s 以上时如再遇雨夹雪天气，则将在输电线路上形成雨凇。此时若再遇到气温升高的现象，则雨凇将发生融化的现象，即形成了一层覆冰。若此时的天气开始转晴，则覆冰就停止生长并可能出现融化的现象。当天气突然变冷时再在黏结度较高的雨凇表面快速增长，形成第二层的覆冰。这个过程如此反复，即会在输电线路上形成较厚的冰层。天气变暖时的短暂融化加强了冰的密度，而气温骤然下降则会使覆冰快速生长。同时风速和风向也对覆冰的形成起着重要的作用。根据我国风向的实际情况，东西走向的覆冰比南北走向的覆冰严重的多，因此，当输电线路穿过重灾区时应尽量避免东西走向。同时输电线路悬挂的高度对覆冰也有重要影响，一般情况下，悬挂的越高其覆冰现象越严重，输电线路越粗其覆冰也越严重。

2输电线路覆冰的危害

2.1线路超重过载事故

若输电线路的覆冰达到一定程度，积累了足够的体积和重量，则此时其弧垂将发生明显增大，导致输电线路对地间距减小，从而引发闪络事故的发生。与此同时，在强风的作用下，两根带冰的输电线路很可能发生碰撞，这就增加了短路故障及断线故障发生的概率，造成短路跳闸或者断线事故的发生，严重威胁输电线路的正常运行。如果覆冰的重量足够大，则可能超出金具、杆塔及绝缘子的承受范围，导致杆塔发生下沉、爆裂甚至折断倒塌的现象。

2.2相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰造成的事故

由于输电线路的覆冰是不均匀的，同时其脱冰过程也无法同时进行，因此覆冰和脱冰都会使输电线路出口处发生断裂，并发生钢芯抽动的现象，造成线夹另一侧的铝股线在线夹附近堵塞，降低杆塔承受张力的能力。同时由于悬垂的绝缘子串偏移增大会造成绝缘子发生损坏或破裂，引发横担的不规则转动，导致输电线路发生碰撞，有可能导致输电线路发生烧伤及断线事故，同时杆塔若失去了拉线则将发生倒塌事故，对输电线路造成毁灭性打击。

2.3绝缘子串覆冰造成频繁冰闪事故

作为污闪的一种特殊形式，冰闪主要发生在严重覆冰的情况下，当大量的伞形冰凌发生桥接时，输电线路的绝缘强度发生明显的降低，导致泄漏距离缩短，同时在融冰的过程中由于冰体表面容易溶解污秽，这就增加了融冰水的电导率，对绝缘子串电压分布及绝缘子表面电压分布造成严重影响，导致其分布的不均匀，进而降低了覆冰绝缘子串的闪络电压。同时在融冰期是常伴有大雾的，因此当大气中的污秽发生增加时就会进一步增加融化冰水的导电率，进而形成冰闪。

3除冰方法

当前主要的除冰方法有3种，即机械法、热力法及被动法。

3.1机械法

机械法的主要原理是使用各种机械动力破坏冰的整体结构，进而使冰从导线上脱落。其具有成本低且耗能少的优点，但同时也非常受地形的限制，工作强度很大，当前的机械法主要有强力振动法及滑轮铲刮法2种。

3.2热力法

作为当今世界最有效的防冰除冰方法，热力法是利用焦耳原理来进行融冰，并采用电流加热覆冰导线进行除冰，热力法除冰可以分为以下3种：

（1）利用潮流进行除冰。这种方法主要是对电网的潮流进行合理分配，确保输电线路的电流达到临界融冰的电流以上，以防止线路发生覆冰，利用潮流进行除冰是实际工程中最方便的除冰方法。

（2）利用短路进行除冰。这种方法主要是指人为地将输电线路接成两相或三相短路状态，在形成短路电流后再对导线加热以达到融冰的目的。

（3）直流法除冰。这种方法作为一种新型的输电线路除冰方法，能够有效地完成输电线路的除冰，但其也有自身的缺点，即直流法影响输电线路中继电保护装置的正常运行，采用直流法时必须及时切换线路中所有的继电保护装置，这个操作过程是比较复杂的。

3.3被动法

被动法除冰主要是指通过外力的作用来进行除冰，如利用风能和太阳能等使冰块脱落或融化。一般情况下，被动法进行除冰的效果都不是非常理想，不可能对覆冰完全除去。但由于其所需的人力和物力较小，成本较低，因此在一定地区也被大量使用。被动法除冰虽然不能遏制覆冰的形成，但能够在一定层面上限制冰雪灾害对输电线路的影响，同时国内外学者也正

输电线路覆冰及其防护措施分析

习韬张翔

（甘肃省电力公司检修公司酒泉分部，甘肃酒泉735000）摘要：介绍了输电线路覆冰的形成过程及危害，阐述并对比了当前的除冰方法，提出了输电线路覆冰的防治措施。

关键词：输电线路；覆冰；防护措施；分析

工艺与技术◆Gongyi yu Jishu

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对如何更加有效地利用外力除冰开展广泛而深入的研究。

4输电线路覆冰的防治措施

通常在输电线路设计阶段就应对其可能存在的覆冰采取相应的措施，对于冰灾易发区和重灾区要尽量避行，输电线路应沿着起伏不大的地形进行走线，采取有效措施避免通过湖泊和横跨风道，避免穿过水库等易产生覆冰的地带；在翻越山岭时也要注意避免出现大档距及大高差的现象，避免在转角点架设在开阔的山脊上，应严格控制转角，从而减轻覆冰的概率。若一定要穿过覆冰重灾区，则其设计档距不宜过大，采用水平排列的方式对输电线路进行排列，增大输电线路杆塔的爬电距离，对绝缘子伞裙的结构进行改善，加强日常的管理，制定相关的输电线路防覆冰应急预案，及时对输电线路及绝缘子、杆塔等进行清扫，增加输电线路的光滑度，防止其发生积雪的现象。5结语

输电线路覆冰后严重威胁其正常运行：覆冰也是造成杆塔倒塌的重要原因之一，同时覆冰也会造成线路的过负荷，使绝缘子发生冰闪，不但会造成导线的断股，而且会破坏金具及绝缘子的正常工作。因此，在可能出现覆冰的季节来临前，应对覆

冰的性质和特点进行重点研究，及时制定相关的反事故措施，采用新材料进行防冰，全面提高覆冰重灾区内输电线路的设计标准，认真核查线路的防覆冰能力，消除潜在的隐患，防止输电线路发生地线跳跃和舞动的现象，全面加强输电线路的防冰灾能力，进而提高电网的容灾抗灾能力。

［参考文献］

［１］陈斌，郑德库．架空送电线路导线覆冰破坏问题分析［Ｊ］．吉林电力，２００８（６）

［２］刘和云．架空导线覆冰防冰的理论与应用［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００７

［３］蒋兴良，马俊，王少华，等．输电线路冰害事故及原因分析［Ｊ］．中国电力，２００９，１１（１１）

收稿日期：2012－08－03

作者简介：习韬（1981—），男，辽宁康平人，助理工程师，研究方向：输电线路运行与维护。

张翔（1967—），男，陕西扶风人，助理工程师，研究方向：输电线路运行与维护。

0引言

电力能源已经是人类生存、生产不可或缺的一部分。然而现实的情况是快速增长的电力需求还难以满足经济快速发展的需要，电力系统在安全持续正常运转上还需要进一步完善。继电保护是维护电力系统安全正常运行的主要措施，在电力系统发生故障时，可以利用继电保护技术和装置在最短的时间内自动终止系统中的故障设备，及时发出报警信息，以便维护人员及时排除故障，最大程度地减小造成的损失以及带来的不利影响，提高电力系统的安全运行水平。由此可见，继电保护技术的应用具有重要的意义。

1电力系统继电保护技术的现状

1.1继电保护技术的发展历程

20世纪初是继电保护技术发展的开端，电力系统的迅速发展促进了继电保护技术的发展，继电保护装置被大量应用在电力系统保护中，其后经历了20世纪50年代到90年代末40余年的发展，继电保护技术经历了电磁式继电保护装置、晶体管型继电保护装置、集成电路型继电保护装置以及目前普遍适用的微机继电保护装置4个阶段。相对于国外，我国的继电保护研究起步较晚，但经过不懈的努力已经取得了瞩目的成果，特别是在微机继电保护的保护软件、算法等方面成果显著，在实践中得到了广泛的应用。1.2当前普遍应用的继电保护技术

当前的继电保护技术已经发展到微机继电保护阶段，微机继电保护技术还在进一步快速发展。微机继电保护是以微型计算机或微处理机为基础构成的继电保护，相较于传统的继电保护，微机继电保护在保护电力系统及自身的灵活性等方面具有很大优点，除了具有传统的继电保护装置的功能，现在已发展到能进行参数实时显示、观测故障距离以及故障录波等功能。

在现代微机继电保护的应用中，越来越多的新技术都在微机继电保护的领域中得以运用：（1）应用IT技术，实现了继电保护从测量、控制、保护全过程的数据通信的一体化，在继电保护装置中应用可编程的控制器，就可以将其看成是具有特殊结构体系结构的工业计算机，具有比一般计算机更强大的与工业过程连接的接口，其编程语言更容易满足控制要求，通过继电保护装置构成的控制系统，将各部分的元件如继电器、接触器、电子元件等连接起来就可以实现更加复杂的逻辑关系和操作任务；（2）在继电保护中应用人工神经网络，用传统的方法很难解决电力系统里存在的众多的非线性问题，而通过运用人工神经网络理论，就能很好地解决这些问题，如对配电网的线损问题分析、电网的静态分析和动稳态分析，都可以运用人工神经网络理论的保护装置进行解决；（3）随着光电技术和计算机的飞速发展，在继电保护技术中运用新型的光学数字式电压、电流互感器，具有很广的应用前景，新型光学数字式电压、电流互

浅析电力系统继电保护技术的现状及发展前景

王伟

（上海市电力公司浦东供电公司，上海200100）

摘要：分析了电力系统继电保护技术的现状，探讨了未来继电保护技术发展的方向和可能。

关键词：电力系统；继电保护；现状；发展

Gongyi yu Jishu◆工艺与技术

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机电信息2012年第33期总第351期