全國輸電線路覆冰情況調研及事故分析

發布時間：2020-10-15所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1395次

摘 要： 摘要：目前，我國的經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，分析冰災發生的氣候背景等因素，詳細闡述國內外目前采用和正在研究的防冰新技術的原理和應用情況，從有效性、安全性、技術性、可操作性和經濟性等方面對這些防冰除冰技術及方法進行了綜合評估，并對

　　摘要：目前，我國的經濟在快速的發展，社會在不斷的進步，分析冰災發生的氣候背景等因素，詳細闡述國內外目前采用和正在研究的防冰新技術的原理和應用情況，從有效性、安全性、技術性、可操作性和經濟性等方面對這些防冰除冰技術及方法進行了綜合評估，并對其應用價值和市場前景做出了評估。得到在電網設備的防冰方法中，不存在既具有安全性、可操作性，又能有效且經濟的防冰技術的結論。提出在輸電網絡防冰除冰工作中，應把預防電網冰雪災害工作放到更加重要的位置，重視輸電網絡覆冰的理論研究，認真分析冰災原因，不斷研究新技術、新方法，提高防冰水平的建議。

　　關鍵詞：輸電線路;覆冰;冰災特點;防冰技術;評價

　　1中國電網覆冰與冰災特點

　　1.1污穢的存在加劇了絕緣子覆冰閃絡的幾率

　　隨著經濟的發展，燃煤電廠、鋼鐵廠、化工廠、水泥廠等高污染、高排放企業日益增多，除塵和除硫不達標的工業鍋爐折算容量高達1億多kW，排放出大量的污染物。通過高污染、高排放企業附近地區的輸電線路，便會在線路、絕緣子、鐵塔、金具等設施上產生大量污穢物，過去的無污染或輕污染區，現在逐步上升為重污染地區。線路上的污穢物或浮塵極大地影響了其輸電設施表面的光滑度，并使其憎水性能下降，為覆冰和積雪準備了充分條件。事實證明，污染越嚴重的地區，發生覆冰、冰閃、雪閃、霧閃等災害的機率就越高。

　　相關期刊推薦：《電網技術》專業范圍涉及發電并網、輸電、配電及用電等領域，刊出論文包括綜述性論文和原創研究性論文2種，近期欄目包括：專家論壇;特約專稿;電力系統分析與控制;低碳電力技術;能源互聯網;直流輸電與直流電網;直流電網基礎理論及關鍵技術;可再生能源發電與綜合消納技術;大規模交直流混聯電網運行特性、風險及控制技術;智能用電技術;配用電大數據技術;電力市場;能源與電力供給側改革關鍵技術;電動汽車與能源互聯網;自動化;高電壓技術等等。

　　1.2桿塔和線路結構變化導致覆冰多樣化，冰災形成機理差異較大

　　20世紀80年代以來，中國電網的電壓等級由220kV提高到330kV和500kV及以上，但因輸電線路自身結構的變化不僅抗御惡劣氣候襲擊的能力沒有增加，而且還有所下降。這是因為隨著電壓等級的提高，輸電線路普遍采用分裂導線。每根子導線之間的距離為30mm左右，客觀上更容易使幾根子導線上的覆冰或積雪連為一體，形成巨大的冰桶體或冰雪桶體，尤其是每相導線或每極的子線迎風面覆冰達到一定重量便會扭轉，扭轉后再覆冰便形成更加堅實的冰桶體，使一相或一極線路的質量成數倍或數十倍的增加。冰桶體形成后導線迎風面大大增加，直接導致風雪交加時線路荷載又成倍增加。

　　1.3覆冰與冰災具有典型的微地形、微氣候特征

　　隨著中國電網的大規模發展，電源點尤其是水電站到用電負荷中心的距離越來越遠，大容量、遠距離的特高壓輸電工程將在未來電網格局中充占據主導，這使中國大量東西或偏東西走向的輸電線路比純南北走向的線路更容發生覆冰災害。在冬天，穿過這些區域的輸電線路容易覆冰，在極端天氣條件下，極易形成冰災。

　　2防治輸電線路出現覆冰事故的主要技術

　　2.1做好防冰準備，及時除冰

　　經過長期研究得知，輸電線路覆冰多發生在分水嶺以及有湖泊地帶，因此，在建設輸電線路時，應繞開這些地區，這也是目前最有效避免輸電線路覆冰發生的辦法。對于那些難以繞開的地區，在實際建設輸電線路時應結合當地地形與氣候進行設計，研究可能發生覆冰的機率，確保其具有極強的抗冰能力，從而防止電力設備與電氣設備受到損壞[3]。此外，還應及時除冰。現階段具有三十多種除冰方法，但總的歸結起來主要有三類：①熱力除冰，這種除冰方式就是運用熱源或輸電線自身的熱量融化覆蓋在輸電線路上的冰雪。這就需要相關工作人員提升線路電流，通過焦耳效應完成加熱工作，如常見的負荷融冰和短路融冰就是典型代表。另外，還可以加熱電阻絲等對邊際電流進行加;②機械除冰。這種除冰辦法通常需要人工作業將覆冰鏟除，典型代表有滑輪鏟刮;③自然脫冰。這樣除冰方法主要是依靠自熱風力完成脫冰工作，具有簡單方便的特點，但卻會極易發生輸電線跳躍情況，引發線路事故。

　　2.2防止覆冰出現閃絡情況

　　①利用倒“V”絕緣子串。經過實踐研究得知，這種方式的自潔功能很好，很少有積塵存在。如果出現局部電弧，電離氣體就會自動擴散，有效防止閃絡情況;②增加絕緣子串，阻斷冰柱。可以安裝硅橡膠子串，并在輸電線的上中下三處安裝，這樣就能阻斷冰柱，防止污流出現;③增設草帽型絕緣子串。這種措施不僅能夠有效防止閃絡情況，還能減少跳閘現象，但其中也存在一定缺陷，即直徑過大，檢修難度加大。

　　2.3做好防舞工作

　　要做好輸電線路的防舞工作，應從三方面進行。①做好避舞工作，線路舞動通常發生在覆冰以后，且風力較大地區，因此在選擇輸電線路建設地址時，應避免在冬季多風地點和山谷等地方進行，對于線路走向，應順應冬季主導風向，盡量減少線路舞動。②抗舞工作。抗舞工作不應在線路舞動以后再進行，應不斷提升輸電線路的電氣能力與機械能力強化抗舞功能，如在實際工作中，可以適當的增加桿塔高度使桿塔具有良好的舞動能力，或提升金具耐性，這樣即便發生了線路舞動情況也不會出現損害或松動情況。③抑制舞動。要做好抑制舞動工作，應結合防舞機理完成工作，增設抑制舞動裝置。如轉變輸電線路性能，失諧舞就是其典型代表。或提升輸電線路系統完成抑制舞動，典型代表有自阻尼線路。這些都是有效防止線路舞動的主要方式。

　　2.4提高絕緣子串電氣耐受能力

　　1)提高絕緣子抗冰閃能力的方法。①增加絕緣子串長。重慶大學的試驗表明，絕緣子串交直流冰閃電壓與串長基本呈線性關系[29-31]，故在易覆冰地區，可以采取適當增加絕緣子串長的方法來提高絕緣子串的抗冰閃性能;②優化絕緣子布置方式。根據統計表明，絕緣子覆冰閃絡基本上發生在懸垂串上，未發現耐張串和V型串、倒V串絕緣子冰閃，這說明冰閃概率與絕緣子串組裝型式密切相關。2008年冰災后，發生冰閃事故的線路大多數采用插花方式或改為倒V形布置方法。5a的運行經驗表明，優化絕緣子布置方式具有明顯的抑制冰閃的效果;③采用防覆冰絕緣子。運行經驗和試驗已經證明，防覆冰絕緣子可以調大爬距，防止不同覆冰厚度、不同污穢程度和不同海拔高度下的閃絡。2008年11月，近千支110~500kV新型防冰復合絕緣子在湖南等地供電線路抗冰改造工程中成功掛網。4a的運行經驗表明，此種新型防冰復合絕緣子具有很好的防冰效果，而且較一般產品更不易積污，能夠更持久地保持傘裙的清潔，該產品的防雷、防雨、防鳥害能力也有相應提高。2)提高絕緣子抗冰閃能力的綜合評估。運行經驗表明，增加串長、優化絕緣子布置方式和采用新型的防冰復合絕緣子都能有效提高絕緣子串的抗冰閃性能。

　　2.5加裝大盤徑絕緣子

　　在懸垂絕緣子串上端加裝大盤徑絕緣子，可以將橫擔上流下的冰水與絕緣子串本身的覆冰隔斷，從而起到防冰的作用，同時又有一定的防鳥效果。

　　這種措施對一般的降雪、降霧天氣有較好的防范作用，但當絕緣子串本身的覆冰較重時，就失去了效果，因為絕緣子串本身產生的熔冰水已足以形成短路，同時隨著橫擔上熔冰水的下落，大盤徑絕緣子外側的冰凌逐步增長，雖能與絕緣子串保持一定距離，但也會短接一部分空氣間隙，從而降低閃絡電壓。

　　3結語

　　1)輸電線路覆冰具有典型的微地形、微氣候特征，但不同結構物覆冰形成機理差異較大;2)設計和建設達不到實際抗冰需要，環境污染加劇了絕緣子覆冰閃絡的幾率，均給電網的安全運行帶來重大威脅;3)在電網設備的防冰方法中，不存在既具有安全性、可操作性，又能有效且經濟的防冰技術;4)在輸電網絡防冰除冰工作中，應把預防電網冰雪災害工作放到更加重要的位置，重視輸電網絡覆冰的理論研究，認真分析冰災原因，不斷研究新技術、新方法，提高防冰水平。——論文作者：任禹嘉

声明:①文献来自知网、维普、万方等检索数据库，说明本文献已经发表见刊，恭喜作者.②如果您是作者且不想本平台展示文献信息,可联系学术顾问予以删除.