输电线路覆冰问题解决措施研究

所属分类：电子论文阅读149次时间：2020-10-13 09:50

本文摘要：摘要：架空输电线路覆冰对电网有着很大的危害，进而对电网运营和经济发展造成很大的负面影响，导线发生覆冰后易;诱发舞动，其脱冰引发的导线跳跃也容易致使断线、倒塔等事故发生。为使高压电网安全可靠地运行;对输电线路覆冰形成机理的研究以及覆冰荷栽下的

　　摘要：架空输电线路覆冰对电网有着很大的危害，进而对电网运营和经济发展造成很大的负面影响，导线发生覆冰后易;诱发舞动，其脱冰引发的导线跳跃也容易致使断线、倒塔等事故发生。为使高压电网安全可靠地运行;对输电线路覆冰形成机理的研究以及覆冰荷栽下的力学研究是一个重要课题。

　　关键词：架空输电线路;覆冰问题;研究

输电线路

　　1覆冰形成原因和过程

　　导线覆冰首先是由气象条件决定的，是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素决定的综合物理现象。云中或雾中的水滴在0℃或更低时与输电线路导线表面碰撞并冻结时，覆冰现象就产生了。

　　覆冰按形成条件及性质可分为A、B、C、D、E五种类型。

　　A型称雨凇覆冰，是在冻雨期发生于低海拔地区的覆冰，持续时间一般较短，环境温度接近冰点，风相当大，积冰透明，在导线上的粘合力很强，冰的密度很高，雨凇覆冰是混合凇覆冰的初级阶段，由于冻雨持续期一般较短，因此，导线覆冰为纯粹的雨凇覆冰的情况相对较少。

　　B型称混合凇，当温度在冰点以下，风比较猛时，则形成混合凇。在混合凇覆冰条件下，水滴冻结比较弱，积冰有时透明，有时不透明，冰在导线上粘合力很强。导线长期暴露于湿气中，便形成混合凇。混合凇是一个复合覆冰过程，密度较高，生长速度快，对导线危害特别严重。

　　C型称软雾凇，是由于山区低层云中含有的过冷水滴，在极低温度与风速较小情况下形成的。这种积冰呈白色、不透明、晶状结构、密度小，在导线上附着力相当弱。最初的结冰是单向的，由于导线机械失衡，逐渐围绕导线均匀分布，在此情况下，这种冰对导线一般不构成威胁。

　　D型和E型分别为白霜、雪，白霜是空气中湿气与0℃以下的物体接触时，湿气往冷物体表面凝合形成的，白霜在导线上的粘结力十分微弱，即使是轻轻地振动，也可以使白霜脱离所粘结导线的表面，与其他类型覆冰相比，白霜基本不对导线构成严重危害。

　　导线覆冰的基本物理过程是严冬或初春季节，当气温下降至-5～0℃，风速为3～15m/s时，如遇大雾或毛毛雨，首先将在导线上形成雨凇，这时如果气温再升高，雨凇则开始融化，如天气继续转晴，则覆冰过程就停止;这时如果天气骤然变冷，出现雨雪天气，冻雨和雪则在粘结强度较高的雨凇面上迅速增长，形成较厚的冰层;如温度继续下降至-15～-8℃，原有冰层外则积覆雾凇。在这样一个过程中，出现多次晴～冷变化天气，短暂的融化加强了冰的密度，如此往复发展将形成雾凇和雨凇交替重叠的混合冻结物，即混合凇。

　　2输电线路覆冰的危害

　　2.1相间短路事故

　　当导线和避雷线上的覆冰有局部脱落时，因各导线的载荷不均匀使导线发生跳跃现象，从而使导线发生碰撞，造成相间短路。

　　2.2绝缘子串短路造成的接地事故

　　绝缘子串覆冰后，虽然其冰层厚度所增加的质量不大，但会大大降低绝缘子串的绝缘水平。在悬式绝缘子串上的冰雪融化时会形成冰柱，使绝缘子串短路，从而引起接地事故。

　　2.3杆塔倒塌事故

　　这种情况一般是由于直线杆塔某一侧导线断线造成的。此时因带覆冰的导线在该杆塔的一侧形成较大的张力，使杆塔受到过大的载荷，从而造成杆塔倒塌。

　　2.4安全距离不够引起的事故

　　由于各档距内线路覆冰不均匀，导致各档距内线路的弧垂发生较大变化。有严重覆冰的档距内导线载荷很大，使导线严重下垂，当小于安全距离时就会引起事故。

　　3预防思路

　　通过上述分析和研究，防治或减少输电线路覆冰给电网带来的危害，应基于“预防为主、综合治理”的思路，从设计源头贯彻消除或减少冰雪灾害对输电线路的危害的思维，切实提升输电线路的本质安全水平，提高其可靠性。

　　3.1基本思路

　　按照事故危害防范措施的优先顺序，着眼于输电线路覆冰事故发生的根源――危险源，在选用防范措施时，首先考虑的是能消除或避免输电线路覆冰事故的各类措施，使输电线路覆冰危害不发生，是比较理想的结果;其次，当无法完全消除或避免输电线路覆冰的时候，应考虑减少或削弱或避免输电线路覆冰事故造成的后果或影响;以上两种措施措施采用后，事故发生的概率会降到很低，最后再考虑当输电线路覆冰事故万不得已发生后的应急处置措施。

　　基于以上思路，防范输电线路覆冰危害的综合思路如下：

　　3.2优先采用设计措施

　　在设计阶段融入输电线路覆冰防治措施，会使输电线路覆冰事故发生的概率降到最低，且是所有输电线路覆冰事故防治措施中成本最低的措施，据不完全统计，同一类事故的防范在设计阶段做的成本是运行阶段成本的10%左右。

　　3.2.1使输电线路不覆冰的措施

　　对于新建的输电线路，在设计过程中，多收集当地的气象资料，尤其是最近年份极端恶劣气候条件下的冰冻雨雪气象记录，包括要调查清楚已有线路、植物等的覆冰情况(冰厚、突变范围)、季节风向、覆冰类型、雪崩地带、冰冻雨雪气候的持续时间、影响范围、覆冰覆雪厚度、风速等资料，然后进行风险评估，根据评估结果，在输电线路路径选择时，尽可能避开覆冰厚度达到20mm以上、风速大于8m/s的重冰区域，这样尽管可能会因为路径增加建设一次投资会加大，但是后续的运行维护成本会减少，特别是对于骨干、重要输电线路，会大大提高其可靠性，减少因覆冰带来的经济损失。

　　3.2.2减少输电线路覆冰危害的措施

　　对于设计必须经过重冰区的新建输电线路或已运行在重冰区的输电线路，在设计新线路或旧线路改造时，应考虑以下措施：

　　(1)在重覆冰的地区，架设耐覆冰式的线路，这种线路的杆塔较一般杆塔的机械强度大，档距较短，导线张力较小。

　　(2)为了避免碰线，导线应采用水平排列的布置方法并应适当地加大导线和避雷线之间的距离。

　　(3)重覆冰区的线路杆塔选择尽量采用孤立耐张段且使线路档距适当缩小布置形式，使线路即使覆冰导线在耐张段的位移最小，从而减少线路相间短路、与避雷线接地短路的几率。

　　(4)适当增加绝缘子的片数或采用防污绝缘子，增加绝缘子的爬电距离，减少线路发生冰闪事故的概率。

　　(5)避免靠近湖泊且在结冰季节的下风向侧经过，避免线路在山峰附近迎风面侧通过，以免出现严重结冰现象。

　　(6)注意交通运输情况，尽量创造维护抢修的便利条件。

　　3.3运行预防措施

　　3.3.1调度措施

　　根据运行经验，详细记录覆冰区域输电线路的运行资料，掌握线路覆冰厚度与运行负荷、当地温度的关系曲线，一方面，在冰雪雨冻的天气情况下，及时调整运行负荷，特别是夜间的负荷，避免线路在低负荷情况下运行，防止线路覆冰;另一方面，当线路已经覆冰，尽量使线路不要超负荷或在较高负荷区域运行，减少不均匀覆冰或不同期脱冰危害。

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　　3.3.2维护措施

　　每年覆冰期来临之前，及时检测线路弧垂情况，并进行设计校核，然后将线路弧垂偏大的导线段进行调整，减少导线位移，保持线间距离负荷覆冰期间的安全要求。

　　结束语

　　随着我国高电压、大电网建设速度的不断加快，全国电网间的互联互通的交换能力空前强大，但是大电网任何一个地方的任意一条输电线路发生覆冰事故，均可能造成电网的崩溃或瓦解。在考虑电网抗冰雪雨冻天气的措施时，要从实际出发，着眼于长远利益，实施标本兼治的综合防治措施，大力提高输电线路的可靠性。

　　参考文献：

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　　[2]王守礼，李家垣.微地形微气象对送电线路的影响[M].北京：中国电力出版社，2013.

　　[3]宿志一.直流绝缘子串覆冰闪络特性[R].北京：中国电力科学研究院，2014.

　　[4]廖祥林.导线覆冰性质分类和密度浅析[J].电力建设，2013(3)

　　作者：刘彦林

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