输电线路的冰灾预警与应急响应系统

发表时间:2020/5/22   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:马川棋
[导读] 摘要:近年来,电力企业将如何提高山区输电线路防冰防雷抗灾能力,作为研究的重点内容,不断进行研究和探索,积累了丰富的经验,提供了很多有效的做法。
        (国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司  内蒙古赤峰市  024000)
        摘要:近年来,电力企业将如何提高山区输电线路防冰防雷抗灾能力,作为研究的重点内容,不断进行研究和探索,积累了丰富的经验,提供了很多有效的做法。从线路运行管理实践来说,除了要提高预测和预防能力外,还需要提升故障处理能力,构建完善的防护体系,实现对线路运行的安全防护。
        关键词:输电线路;冰灾;预警与应急
        1 山区输电线路防冰策略
        从输电线路运行的角度来说,出现冰害事故的原因较多,具体如下:(1)过荷载。随着导线覆冰的不断增加,线路支撑结构和金具的荷载不断增加。如果覆冰比较严重,极易造成导线断裂和杆塔倒塌事故等,威胁着线路运行的安全。(2)冰闪。当出现闪络的情况时,持续电弧会使得绝缘子被烧伤,导致绝缘强度被降低。(3)覆冰舞动。当出现舞动的情况,线路极易发生断裂等事故,威胁着线路运行的安全性。除此之外,还面临着其他威胁,需要做好有效的预防和控制,及时处理故障。
        1.1 提高覆冰预报的能力
        实现有效的防灾抗灾,提高灾害的预测能力水平,有着重要的意义。以国网湖南防灾减灾中心为例,建立了防灾减灾国家重点实验室,经过不断地研究和实践,通过建设小型人工气候室,模拟雨雪冰冻天气,进行不同风速以及温度等条件下的模拟分析,获得覆冰厚度以及形态等多种数据,为冰害的预防提供支持。利用覆冰监测系统海量数据信息采集分析,借助800 万亿次/s超级计算机系统运行,提出了微地形-微气象-电磁多物理耦合电网覆冰预测方法,建立了首套电网覆冰数值预报系统,实际应用中能够精准预报覆冰发生的时间以及范围,同时能够精准预测每基杆塔的覆冰厚度,实现了覆冰定量预测。目前来说,在全国已经建立了356套自主研发的覆冰自动监测装置,成功预测了2008年以来的48次主要电网覆冰过程,提升了抗击电网冰灾的能力。
        1.2 提高输电线路的建设质量
        从抗灾的角度来说,提升输电线路的抵抗能力为关键。首先,建设输电线路时,要尽量避开重冰区。选择建设路径时,要综合风向因素和水面因素等分析,避开极易生成覆冰的地区,进而减少灾害的发生。其次,缩短重冰区的档距,合理设置耐张段。基于山区的运行特点,对于输电线路,要尽量不设置或者少设置大档距跨越,科学合理缩短档距,适当增加耐张段。采取此措施,增强杆塔的支撑力,保证线路的安全水平,提高灾害抵抗能力,减少事故的发生。最后,要谨慎选择杆塔以及导线。依托计算机技术,做好线路的性能分析,优选杆塔和导线,最大限度上提升线路运行的性能和效益。通过优化电网,采用多路径以及多电源进行供电,打造坚强电网。
        1.3 提高线路巡视检查的能力
        从山区输电线路防冰工作角度来说,除了做好线路建设方面的把控外,还需要提高线路巡视检查的能力,通过日常高效的运维管理,最大限度上减少灾害的发生。因为此类病害的发生具有规律性,要结合运行气候的特点和实际情况,制定完善的线路巡视检查方案和计划,落实到具体实践。同时根据天气变化,适当增加线路的巡视检查,及时发现线路问题,消除线路的隐患。除此之外,要积极推广应用智能化巡视检查技术手段,借助大数据智能巡视检查系统,高效落实输电线路巡视检查工作。例如,某公司推广应用智能化巡检系统,高效落实了输电线路的巡视检查,检查4条输电线路和超过400基铁塔,只花费了一周的时间,实现了输电线路巡视检查的资源节约,有效提高了巡视检查的质量。
        1.4 提高应急处置能力
        从输电线路的防冰灾角度来说,若想实现对线路运行危害的有效处理,除了做好预测和预防外,还需要提高应急处置能力。做好冰害特点的分析,制定完善的应急处理预案。当出现冰害时,运用以下方法进行处理:(1)热力去除法。运用电阻性磁铁和断流电流原理,完成线路除冰。(2)机械去除法。目前来说,此方法的运用表现较好,实现了低成本高效处理的目标,不过不适用于青海和西藏等区域。合理选择去冰方法,提高输电线路的灾害抵抗能力。


        2 输电线路的冰灾预警与应急响应系统策略
        2.1 安装避雷装置
        通常来说,山区输电线路的建设,具有高度高的特点,并且线路所在的地形比较复杂,当遇到降雨天气,受到泥土电阻率因素的影响,增加了雷击的风险,给山区输电线路运行造成威胁,影响其安全性。因此,可选择设置避雷装置的方法,增强线路运行性能。需要注意的是,避雷装置的选择,必须要结合架设高度以及环境特点,保证线路的抗雷击能力,最大限度上减少雷击灾害的发生。从当前山区输电线路防雷实践来说,推广应用的石墨防雷接地装置,表现出优异的效果,尤其是在高土壤电阻率的情形下使用,防雷效果较好。
        2.2 架设地线
        山区输电线路防雷方面,要从输电线路的建设入手,做好严格地把控。通过架设地线的方法,发挥其作用和功能,增强抗雷击能力。需要注意的是,架设地线时,要结合输电线路实际位置,若为雷电高发区域,需要适当增加地线的数量,通过引导分流雷电,分化线路的电流,进而降低电流的破坏性,增强防雷击的能力。
        2.3 安装雷电定位系统
        目前来说,山区输电线路防雷实践中,现代化技术的应用效果显著,发挥着积极的作用。通过构建雷电定位系统,利用系统的装置和设备,实现对雷电相关信息的采集和分析,比如雷电流极性等,根据输电线路的运行情况,比如环境特点等,选择适当的装置,搭建高性能的系统,发挥其作用。
        2.4 采取接地措施
        以某线路为例,接地方案选择的接地装置为四个塔基接地装置构成的内环和外围均压接地装置共同构成,实现降低杆塔接地阻抗以及均压的效果;塔基接地装置由上层中空立体圆环状接地装置、中层垂直连接体、下层底部圆环以及圆环结构外周焊接水平放射极构成;上层中空立体圆环状接地装置由圆钢构成立体圆柱状,中间填充回填土或降阻剂,圆柱直径一般取0.4 m;中层垂直连接体,一般使用圆钢材质,高度约0.8 m;下层圆环水平放射式结构由底部圆环外围焊接6个等长等间距的水平放射极;为了扩大接地体的有效长度,增加散流性能,在立体环状装置的底部4个侧面以及钢筋笼与基础之间的剩余空隙,根据周围土壤电阻率大小选择使用细土或降阻剂回填。另外,可有选择性地在外围均压接地装置距地表0.8 m处铺设油毡,油毡向外宽度为1.2 m,向内宽度为1.0 m,既增大了跨步电压允许值,又减小了流过人体的电流值,构建有效的防护体系。
        2.5 运用在线监测技术
        从防灾抗灾的角度来说,引入现代化技术手段,对山区输电线路运行实施有效监控,有着重要的意义。以某电力公司为例,对部分输电线路配置了在线监测装置,对线路运行情况进行实时监控。使用的在线监测装置,主要由前端采集系统与后端分析系统组成,能够全天候作业。根据事前预设的程序,对输电线路周围的环境采取在线视频监控和实施拍摄等方式,进行数据信息的采集,并且传输到后台,通过对数据进行分析,及时掌握线路运行故障,提高灾害反应效率,减少灾害损失。结合监测技术,制定完善的灾害应对预案和措施,当分析出故障后,立即响应,进行故障的处理。
        3 结语
        综上所述,山区输电线路运行环境复杂,处于雷电高发区和冰害高发区的线路较多,深度分析此课题,总结应用效果较好的方法,为相关人员提供借鉴,有着重要的意义。文中结合具体实践,围绕预防、输电线路建设以及日常运维管理等内容,提出了具体的策略。
        参考文献
        [1]张博,朱永胜,魏巍,等.彭水山区架空输电线路防雷研究[J].重庆电力高等专科学校学报,2019,24(1):1-4,8.
        [2]刘东霖.浅谈山区输电线路防雷相关问题及对策讨论[J].中国战略新兴产业,2018(36):120.
        [3]张维佳,高峰,陈小建.线路避雷器配置方式对山区110 kV输电线路防雷性能影响研究[J].智慧电力,2018,46(4):82-86.
 
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