输电线路覆冰故障分析及应对措施

第２９卷第２０期　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．２０　企业技术开发　ＩＥＣＨＮ０ＬＯＧＩＣＡＬ　ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ　０Ｆ　ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ　２０１０年１０月　０ｃ￡．２０１　０　输电线路覆冰故障分析及应对措施　刘鹏飞。王善国　（四川宜宾电业局，四川宜宾６４４００２）　摘　要：文章介绍了影响覆冰形成的因素及覆冰造成的危害，结合近几年线路故障对线路覆冰进行了分析　从输电线路运行及设计的角度就输电线路覆冰防护提出了相关措施和建议。　关键词：输电线路；覆冰；故障；防护措施　中图分类号：ＴＭ７２６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—８９３７（２０１０）２０—０１０１—０２　在我国，电源主要分布于西部，并且远离负荷区，所　以输电线路分布很广，纵横交错，绵延数百乃至上千千　研的要求，将导线覆冰分为白霜、雾凇、雨淞和混合凇等　四类，雾凇是冬季高寒高海拔山区输电线路最常见的一　种覆冰形式。输电线路覆冰事故与各地的年平均雨凇日　数和年平均雾凇日数有关。一般来说，年平均雨凇１３数的　米，有很多线路经过地形气象条件复杂的山区。由于这些　山区的特殊气象条件，输电线路很容易发生覆冰，并且严　重的覆冰会引起输电线路的电气特性和机械特性发生变　影响较年平均雾凇日数更为严重。　线路覆冰的过程可以用图２来表示。　化，从而引起覆冰事故，严重危害电力系统的安全运行。　些分析数据显示，我国输电线路导线覆冰最严重　的地区主要集中在两　一导线覆冰主要发生在严冬或初春季节，当气温降至　湖、四川、贵州等地。尤　其是２００８年春，这些　地区的电网受到严重　的损坏，湖南、贵州的　电网基本网架由于线　－．　一－　ｌ一　毛　过　．・　‘、ｊ，　路覆冰几近崩溃。图１　显示了冰灾期间我国　过　ｌ　过　３　图２覆冰形成和并在发展示意图　电力负荷的变化情况。　这些主要因为电网事先对冰灾情况掌握不充分，对冰害　５ｏＣ～０℃，风速在３～１５　ｍ／ｓ时，空气中的很小的过冷却　的严重性预估不足，抗冰效率低下。就四川电网而言，随　水碰到导线，使得液体的过冷却水发生形变后依附在导　—着特高压电网的建设，整个四川电网的网架将会错综复　杂，而由于四川的特殊地理条件，输电线路通过复杂地型　及恶劣气候地区的不断增多，由此引发的线路事故也将　不断增多，所以在各等级输电线路的设计、运行及维护　中，要特别注意线路覆冰的情况，以确保整个系统的安全　稳定。　全国拉闸限电负荷日变化趋势图　向上面形成雾凇，即过程１。如遇大雾或小雨加雪，则在　导线上形成雨凇；如果气温继续下降，冻雨和雪则在粘结　强度很高的雨凇冰面上迅速增长，形成冰层，即过程２。　如果气温继续下降，在原来的冰层外层会积覆雾凇。这种　过程将导致导线表面形成雨凇一混合淞一雾凇的复合冰　层　２输电线路覆冰的影响因素　影响线路覆冰的因素有很多，主　要有气象条件、地形及地理条件、导线　走向及悬挂高度、导线直径、导线扭曲　性能、负荷电流等。其中气象因素又有　四种，即空气温度、风向速度、空气中　过冷却水滴的直径和空气湿度。从线　路覆冰的形成机理中可以看出，气象　图１　２００８年冰灾期间全国电力负荷日变化曲线图　因素是众多因素中最为重要的。但是　也不能忽视其它的方面。以下作简要　阐述。但是也不能忽视其它方面的因　素。　２．１地形及地理条件的影响　１输电线路覆冰形成的机理　目前，线路覆冰可以从很多种角度进行分类，一般情　在我国西南一些山区，山高谷深、地形复杂、立体气　况下，根据其危害程度及电力系统运行、维护、设计和科　候明显，这些地方很容易形成小气候，从而力口’速了线路上　作者简介：刘鹏飞，四川宜宾电业局。　雾凇和雨凇的形成。一个地方的具体覆冰小气候特征，主　１０２　企业技术开发　２０１０年ｌＯ月　要决定于山脉走向、坡向与分水岭、风口、江湖水体等诸　３．２线路覆冰的除冰技术　多因素。　目前，国内外用来除冰的方法有很多，从类别上可以　２．２导线走向及悬挂高度的影响　分为：热力融冰法；机械除冰法；自然被动法。经过几十年　般来说，东西走向的导线覆冰普遍较南北走向的　的探索实践，１　１０　ｋＶ及２２０　ｋＶ线路的覆冰除冰技术取得　导线覆冰严重。主要是因为在冬季我国大部分地区受到　了很大的成效，但随着我国特高压及智能电网的发展，　来自西伯利亚的寒流影响，多为北风或西北风，导线南北　５００　ｋＶ及１　０００　ｋＶ交流线路的融冰技术的研究迫在眉　走向时，风向与导线基本平行，覆冰较轻。线路上覆冰也　睫。　一随着悬挂高度的增加而增加，主要由于导线悬挂高度越　高，空气中液态水的含量增加，风速也增加，这些都是形　成覆冰的有利因素。　２．３线路上负荷电流的影响　３．２．１　５００　ｋＶ带负荷融冰技术　这种方法是在线路带负荷运行的情况下实现融冰。　通过在输电线路覆冰耐张段采用三分裂导线，把三分裂　导线的三根子导线用绝缘间隔棒彼此绝缘，形成三个独　有研究表明，在相同气候条件下，重载线路覆冰较轻　或不覆冰，而轻载线路覆冰较为严重，避雷线与架空地线　相对于导线覆冰更多，这主要与导线上通过的电流产生　的焦耳效应有关。当负荷电流到一定的值时，导线自身的　温度超过结冰点，这样导线表面就不会有雨雪结冰。　３线路覆冰的防护措施　３．１　防冰技术　对于输电线路冰灾事故，我国早在１９７６年就提出了　“避”、“抗”、“熔”、“改”、“防”五字防冰方针，并在这些的　基础上制订了各类架空输电线路的设计规范。尤其是　２００８年的冰灾之后，国家电网公司调整了电网设计、建　设的企业标准，将３５～３３０　ｋＶ电网设防标准从１５年一　遇提高到３０年一遇，５００　ｋＶ电网设防从３０年一遇提高　到５０年一遇，７５０　ｋＶ电网设防从５０年一遇提高到１００　年一遇。但是，我国幅员辽阔，架空输电线路覆盖面广，各　个地区其自身的特点，南方地区线路覆冰持续时间长、覆　冰密度大，在冰风荷载作用下，杆塔及导线强度不足，造　成倒塔短线等恶性事故，而北方线路覆冰多为雾凇，持续　时间短、覆冰密度小，多发生外绝缘闪络等问题。所以各　个地区不能完全照搬其它地区的成功经验，要结合自己　的实际进行预防。目前主要的防冰技术有热力防冰、输电　线路覆冰在线监测、合理规划设计输电线路等。　热力防冰方法是目前输电、航空、航海及铁路等领域　使用最广泛的方法，主要是在覆冰季节对可能覆冰的物　体，利用附加热源或自身热源加热使其温度维持在冰点　以上，从而达到防止物体不覆冰的目的。　输电线路覆冰在线监测系统能够实时监测导线覆冰　情况，依托后台诊断分析系统对监测数据进行分析，实现　对线路冰害事故的提前预测。目前这方面的研究主要受　到２个技术因素的制约，一是线路上监测装置的电源问　题，二是监测数据的传输通信问题。不过随着传感器技　术、电子技术和无线通信技术的发展，这方面的技术会越　来越成熟完善。　在电网规划设计阶段要进行广泛的调查研究，输电　线路应尽可能避开重覆冰区，无法避开覆冰区的线路应　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。此外　为了防止覆冰区绝缘子串发生冰闪，在设计中可以在悬　式绝缘子上部、中部、下部各加一片大盘径绝缘子片，或　将悬垂绝缘子串斜挂，采用Ｖ型悬挂以及倒Ｖ型悬挂。　立的电流回路。在线路正常运行时装设在两端耐张铁塔　跳线上的隔离开关（真空开关）处于闭合位置，三分裂导　线各子导线并联运行；当导线覆冰后，打开装设在两端的　隔离开关（真空开关），使得三根子导线切换为串联运行，　从而使线路中的电流增加为原来的三倍，实现线路覆冰　的熔冰或脱落。　３．２．２用电磁力为超高压架空线路除冰技术　加拿大ＩＲＥＱ高压实验室提出了一种新颖的基于电　磁力的方法为覆冰严重的３１５ｋＶ双分裂超高压线路除　冰，这种技术是将输电线路在额定电压下短路，同一相的　两根子导线的短路电流产生适当的电磁力使得导线互相　撞击而使覆冰脱落。　此外，还应该加大力度提高员工的整体素质，在遇到　大雪、地震等自然灾害时能够在最短的时间内以最有效　的方法争取电力的恢复，使得国民经济损失尽可能的减　小　４结语　跨区大电网是我国电网发展的趋势，同时跨区大电　网也是建设坚强智能电网的基础，而超高压及特高压线　路的覆冰将会对大电网造成很大威胁，一旦发生故障，若　处理不当将会造成整个电网的崩溃。所以要在设计及运　行中综合考虑并提出针对性的预防措施，同时做好线路　维护工作，提高线路巡视质量，及时总结分析各种原因，　以保证我国跨区大电网的安全运行和发展。　参考文献：　【１］蒋兴良，易辉．输电线路覆冰及防护【Ｍ】．北京：中国电力出版　社．２００２．　［２］陈海波，王成，李俊峰，等．特高压输电线路在线监测技术的　应用ｌＪＩ．电网技术，２００９，３３（１０）：５５—５８．　［３］陈松．泸州地区输电线路覆冰的防范与处理措施［Ｊ１．四川　电力技术，２００８，３１：４７—４８　［４］山霞，舒乃秋．关于架空输电线路除冰措施的研究【Ｊ】．高电　压技术，２００６，３２（４）．　『５湖南５００　５１ｋＶ带负荷融冰方案获专利【ＪＪ．广西科技电力建　设信息，２００８，１２３（２）：１７—１８．　【６］唐高．浅析输电线路覆冰事故分析及应对措施［ＪＪ．科技促　进发展，２００９，（６）：３．