输电线路大范围冰害事故分析及对策分析

输电线路大范围冰害事故分析及对策分析

赵乘萱齐黎立

(国网河北省电力有限公司检修分公司河北省石家庄市050070)

摘要：在我国输电线路中有很多因素影响这输电线路的安全，其中冰灾给我国电网造成了巨大的经济损失，也严重影响了人们的生活。线路严重覆冰，会造成大面积倒塔和断线故障。本文从冰灾事故本身出发，详细分析了线路覆冰的形成机理和线路覆冰的危害，提出了一系列防治线路覆冰措施，为电力系统研究冰雪灾害条件下的电网安全性问题提供一定的参考见。

关键词：输电线路；冰害事故；对策分析

输电线路的建设是电力工程项目中至关重要的环节，然而影响输电线路的建设质量的因素有很多。很多地区由于雨雪天气影响，使得输电线路中出现导线舞动、冰闪跳闸和线路中断的现象，给输电工作带来了极大的困难，阻碍了该地区的经济发展，影响了人们的正常工作和生活。因此，在电力企业输电线路的工作中，必须要做好冰害事故的管理和预防，尤其是针对重冰区和超重冰区的输电线路，要采取有效的措施来消除覆冰对线路的荷载影响。提高输电线路的供电质量和供电水平，保证输电线路的通畅性，从而增加电力企业的效益。

1冰害事故出现的主要原因

1.1冰雪超重导致了杆塔荷载能力不足

（1）近些年来，不断发生的雪灾、冰害等自然灾害，是造成输电线路产生故障问题的客观原因。积雪天气和覆冰层加重了增加输电线路的覆冰重压和荷载，而杆塔如果超出负荷，就会出现损坏。正是由于雪灾、冰灾等自然灾害的频发，使得目前存在着明显和严重的各种电力设倒塌以及输电线路的中断现象，这对电力工程质量问题造成了严重影响。特别是在海拔高的地区，这些问题更为严重，这是因为这些地区的线路受到的气候影响更为严重，线路覆冰现象更为常见，线路长期荷载严重，这就是使得电线塔受到的拉力更大更长久，最终出现倾斜弯曲现象。

（2）微气候环境因素的影响。通常而言，在海拔较高的高山上常见电线塔和电线杆的倒塌现象。这些地区如果冬季出现过雨雪天气，冰雪覆盖层就很容易形成；而且随着海拔高度的增高，冰雪的覆盖厚度和重量也随之增大。此时，如果两侧的电线塔都在海拔较低的地方，那么就会因为冰雪覆盖应力的影响而出现两端不平衡的张拉力，这样电线杆或电线塔倾斜和倒塌的现象就很容易出现。

1.2绝缘子串覆冰严重造成频繁冰闪分析两次大范围冰闪跳闸的主要原因及影响因素为：

（1）干旱无雨的季节，空气污染较重，容易发生冰闪跳闸现象。干旱季节空气中有大量的悬浮性尘埃和导电离子，而绝缘子表面也会有污秽。雨凇时绝缘子表面会沉积一些空气中的污秽，逐渐形成覆冰并加重，随之冰桥就会在绝缘子伞裙间形成，而天气转暖后，高电导率的融冰水膜就会冰桥表面形成，另外从杆塔横担上流下来的融冰水，也将使绝缘子串的绝缘性能直接降低。

（2）冰闪的发生率明显受到绝缘子串型的影响。有统计显示，冰闪基本上都在悬垂串发生，而没有出现耐张和V型串绝缘子冰闪，这表明绝缘子串型与冰闪的发生有着密切关系。原因有三：第一冰不容易在耐张串和V型串上桥接伞问间隙；第二这两个串行能够有效自身清晰，积累污染物少；第三融冰时，贯通性水膜难以在该串行上形成。

（3）温度的变化对冰闪起着重要影响。通常在温度较低的夜晚结冰时，贯通性导电水膜难以在段沿绝缘子串的冰柱表面出现，沿串电压也相对均匀的分布，因此不易发生冰闪；而温度较高的正午时分冰体表面开始融化，常常发生冰闪。如果冰雪天气较长，那结冰和融冰就会交替出现，也就会反复出现冰闪；如果冰雪天气较短，那化冰期将集中出现冰闪。

2线路覆冰的形成机理

架空线路表面覆冰是受到众多环境、气象和物理因素影响的复杂过程，主要包括:

(1)气候和气象条件的不同会导致线路覆冰。以雾淞、积雪、雨淞和结霜等不同形式出现，其中雾凇，雨凇(光滑透明的覆冰)因密度大、附着力强而危害最大，处理最困难。不同的覆冰形式具有不同物性，其中最重要的是密度，造成架空线路不同程度的附加载荷和危害。覆冰本身物性的差异还会对覆冰形成过程的结冰速率、冰形以及融冰所需能量等产生重要影响[1]。

(2)自然条件下，自然风除了会造成覆冰线路的舞动和驰振外，对覆冰形成过程以及最终的冰形也存在重要影响。导线覆冰首先在迎风面上生长，如风向不发生急剧变化，迎风面上的覆冰厚度就会继续增加。当迎风面冰达到一定厚度，其重量足以是导线扭转时，导线发生扭转现象。

(3)对于高压输电线路而言，除了电流产生的焦耳热效应对导线热平衡的影响外，不同电场强度对极性过冷水滴在导线附近的运动轨迹存在复杂的影响，进而影响到导线覆冰的结构和冰形。

3冰害的防治措施

3.1设计避冰

避开覆冰区进行输电线路设计。在线路路径选择时，应当对覆冰情况进行认真调研，对技术进行经济比较，尽可能避开重冰区，在地形起伏较小的地方走线；另外，垭口、风道和通过湖泊、水库等这些容易覆冰的地带最好不要横跨；翻越山岭不要高差太大；沿山岭通过使，应当沿着背风或向阳面走线。如果输电线路无法避开覆冰区，那就要对线路走廊的地形、气象等条件充分考虑，来进行设计，保证抗冰强度足以应对覆冰，避免出现故障问题。

3.2使用抗冰技术

（1）发热融冰。让输电线路发热，而融化覆冰，可以采取方法有：①采用直流电流融冰技术。直流电流会在导线电阻中产生热量，这能够融化覆冰，因此要加装直流换流调压装置。②采用交流短路电流融冰技术。这主要应用于低压线路，用特设变压器或发电机供给与系统断开覆冰线路短路电流。

（2）振动除冰。让输电线路振动，达到消除覆冰的目的。可采取一下措施：①机械除冰。使用滑车式除冰器铲除线路上所覆的薄冰；②手工除冰。当线路覆冰严重，厚度不断加大时，应当停运线路，让人员登杆，用榔头敲击线路，是线路产生振动，以除去覆冰。

（3）改进结构减冰。改进导线结构，增加冰雪附着在导线表面的难度；具体采用防积雪型架空导线或将阻雪环、平衡锤安装在导线上。

（4）使用防冰材料。使用新型材料或将覆冰材料涂刷在导线上能够有效防止覆冰现象出现。

（5）绝缘子的抗冰雪措施。具有关统计显示，冰闪的出现同绝缘子串型式有着密切联系。因此可以采取一下措施防冰：①加装大盘径绝缘子。将大盘径绝缘子加装到悬垂绝缘子串上端，可以隔断横担上流下的冰水与绝缘子串本身的覆冰，从而有效防冰。②采用V型或倒V型来配置悬垂绝缘子。采用采用V型或倒V型来配置悬垂绝缘子，让绝缘子串倾斜，这样就不会形成连续的冰凌，还能够使得绝缘子串的自洁性能增强，防冰效果良好。

（6）输电杆塔的抗冰雪措施应当及时采取改到方案，对发生过冰灾的线路进行优化，尽可能不经过较易覆冰的微地形区段。例如相对高耸、突出或者山区风道等微地形区段。改建的时候，要限制档距和高差，避免出现杆塔两侧档距悬殊巨大的现象。如果那些处于恶劣的微地形环境和微气候环境中却又无法改变的线路，要根据具体的冰灾受损情况，利用放松导、地线的张力、适当增设杆塔和缩小档距离等方法，来使导线的安全系数提高，使纵向的不平衡张力减小。如果断线和倒塔现象并没有出现却有着严重的覆冰现象的线路，可以采取增设耐张塔，缩短耐张段长度的方法，使得线路的抗冰能力提高。

结束语

冰雪灾害中由于线路覆冰造成的巨大损失为电力工作者敲响了警钟，对电力系统的安全稳定性提出了新的挑战。我们在进行电网规划设计和维护时，必须把系统安全性放在第一位，在线路设计和运行阶段都要加强防冰措施。对输电线路的冰雪灾害，应防、除并举，充分考虑到各种潜在的危险，积极研究和探索加强电网建设和防灾减灾的措施。

参考文献

[1]王少华.输电线路典型覆冰事故及防治技术分析[J].高压电器.2010（10）.

[2]陈科全.覆冰输电线路脱冰动力响应及机械式除冰方法研究[D].重庆大学，2012.

[3]胡毅.输电线路大范围冰害事故分析及对策[J].高电压技术，2005，04：14-15.