输电线路覆冰事故研究和对策探究

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1、输电线路覆冰事故研究和对策探究摘要：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。关键字：输电线路覆冰防冰除冰中图分类号：U216.4文献标识码：A引言2008年，湖南、江西、贵州等南方省份遭受了50年一遇的冰雪灾害。在这次灾害中，电力线路覆冰严重，出现了大量倒杆和断线故障。仅贵州电

2、网累计受灾线路已达5059条，其中500kV超高压线路29条，220kV高压线路78条，110kV高压线路277条;冰灾还造成贵州电网500kV线路倒塔293座，llOkV线路倒杆，倒塔258座。直接经济损失超过千亿元。架空线路的绝大部分损失是由于导线覆冰过重，超过铁塔负荷能力从而使得铁塔倒塌。而在平时雨雪天气不严重的时候，南方地区出现的雾淞和雨淞现象也会造成线路出现舞动，闪络，烧伤。导线覆冰对电力系统的安全和稳定造成极其严重的安全隐患，应当积极防御。1.输电线路覆冰事故分析通过灾后分析，可以看出

3、冰灾的主要原因有以下几点：(1)罕见的气象条件导致输电线路冰封负荷远远超出了线路的设计标准。冰灾线路现场实测导线覆冰标准冰厚达到20-40mm,远远超过了我国当年使用规范规定的220kV等级线路15年，500kV等级线路30年一遇的设计标准。(2)受灾地区覆冰形成条件恶劣，覆冰持续时间长。覆冰过程的基本成因是雨松，混合淞交替发展，在导线上形成了罕见的雨淞覆冰现象，覆冰密度大，与输电线路和绝缘子的粘结强度高，导线受风截面积以及冰风荷载明显增大，在冰风作用下，输电线路发生大面积倒杆，短线以及绝缘子覆冰

4、闪络现象。(3)过重冰荷使杆塔上的薄弱部件首先损坏。覆冰由雨淞形成，冰体透明、密度大，导地线上的覆冰密度又比塔体和绝缘子串上的大，因其无电流通过，冻积率较导线高。现场观测部分杆塔倒塌即从地线支架塌陷引发，部分没倒的杆塔也出现了地线支架变形、损坏，说明地线支架在重冰荷载明显超出设计值时成为杆塔上的薄弱环节。(4)微地形、微气候条件是覆冰倒杆的决定因素倾倒的杆塔多在海拔较高的山上，海拔越高，覆冰越重，而两侧杆塔的海拔较低，覆冰状态差异很大，形成的两侧不平衡张力也对杆塔倾倒产生重要作用。倒塌杆塔多从塔颈

5、处损坏，在拉力、压力的共同作用下常是微地形、微气象特征最突出的一个先倒，相邻杆塔在冲击拉力的作用下连带损坏。1.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，其中雾淞，雨淞(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

6、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。2.线路覆冰的危害根据国内外对导线覆冰事故的分析与研

7、究发现，覆冰对导线的危害主要有以下几种：(1)过负载事故杆塔荷载增大，超过设计使用条件。线路覆冰后，垂直荷载大，杆塔两侧电线由于不均匀覆冰产生一定纵向不平衡张力，同时再考虑风荷载的作用，使杆塔的受力情况相当严重，当荷载超过设计设防值时，导致杆塔受损或倾覆。在覆冰融化期间，铁塔两侧导线由于不均匀脱冰而产生不平衡张力，当其超过设计条件时就可能使铁塔倾倒［2］。此外断线更多是因为杆塔串倒而拉断导线的。(2)绝缘子串频繁冰闪［3］覆冰过厚减小爬距使冰闪电压降低，2005年初冰闪跳闸前期雨雪天气明显减少了空

8、气中悬浮尘埃，冰中污秽成分较轻，覆冰电导率不高(一般为17〜60),但覆冰严重程度明显高于上年底，部分绝缘了覆冰过厚己完全形成冰柱，绝缘了串爬距大大减少，目融冰时冰柱表面沿串形成贯通型水膜，耐压水平降低导致沿冰柱贯通性闪络。覆冰可以看成一种特殊的污秽，覆冰的存在改变了绝缘子的电场分布，冰中含有污秽等导电杂质时史易造成冰闪。雨淞时大气中的污秽伴随冻雨沉积在绝缘了表面形成覆冰并逐渐加重在绝缘了伞裙间形成冰桥，一旦天气转暖则在冰桥表面形成高电导率(现场实测覆冰电导率最高达300,显著高于