架空输电线路防冰害措施研究

发表时间:2020/6/30   来源:《当代电力学文化》2020年5期   作者:韩军强
[导读] 随着我国经济的不断发展,各个行业的建设都有了新的突破
        摘要:随着我国经济的不断发展,各个行业的建设都有了新的突破。在电力工程方面不断完善,输电线路越来越广泛地使用在我国的电力系统之中。但一些线路冬季常常受到冰雪灾害的侵扰,覆冰舞动现象每年都有发生,造成的线路故障往往较为严重,所以对于架空输电线路的防冰害措施进行研究,具有重要的意义。本文从输电线路覆冰脱冰的危害、冰害故障的主要机理和线路上常用的防冰害措施等三个方面出发,对线路上的防冰害措施进行了分析,为输电线路防冰害工作提供参考。
        关键词:输电线路;防冰害;措施
1 输电线路覆冰脱冰的危害
        输电线路位于微气象区、覆冰舞动高发区时,在冰雪灾害天气下,电网曾经发生杆塔倒塌,绝缘子掉串、导线断线等故障,对于输电线路的危害非常严重,因此对架空输电线路的覆冰、舞动、脱冰现象进行研究,制定相应措施显得尤为重要。
2 输电线路冰害故障的主要机理
2.1 雨凇
        雨凇是气温在0℃左右时,附着在输电线路上面的透明冰层,在单位体积的质量相对最大,所以其附着在铁塔和导地线、绝缘子、金具上面,对于架空输电线路的危害也最大。在冻雨天气情况下,我国中南部地区发生雨凇的情况较多,在北方地区温度过于寒冷,出现的概率反而较小。
2.2 雾凇
        雾凇有两种类型:①质量和密度较大的类型,属于雾冻结成为的粒状雾凇;②质量和密度较小的类型,类似于普通降雪,不容易附着在铁塔、绝缘子和导地线上,并且容易掉落,属于晶状雾凇。雾凇的质量和密度排在第三位,对于架空输电线路的危害也位于第三位。
2.3 混合凇
        混合淞是雨凇和雾凇的混合体,在单位体积下,其质量和密度排在第二位,对于架空输电线路的危害也位于第二位。
2.4 湿雪
        湿雪就是普通降雪,没有结冰结冻,其质量和密度相对最小,对于架空输电线路的危害也最小。以上四种形式是线路覆冰的主要形式,其中雨凇对于线路的危害最大。
3 输电线路冰害故障
3.1 绝缘子覆冰故障
        降雪、冰冻天气,绝缘子上覆冰之后,其绝缘水平降低,可能导致绝缘子闪络故障发生。此前,如果绝缘子受到了一定程度的污染,闪络电压将会进一步降低。同时绝缘子上的覆冰对于绝缘子伞裙的连续性附着,将会造成导线与铁塔的短接,造成跳闸故障。
3.2 覆冰舞动故障
        输电线路的导地线附着积雪、覆冰的情况下,在微风特别是北风的作用下,发生跳舞的现象,就是导地线的舞动现象。当线路路径的走向与主导风向角度大的情况下,在不均匀脱冰的影响下,舞动现象会进一步加剧,处于特别地形的线路更容易受到舞动的负面影响。当导线与导线,或者导线与地线发生鞭击的情况下,舞动跳闸故障发生,多回路线路和多分裂导线线路受到舞动事故的概率相对更大。
3.3 覆冰过载故障
        铁塔覆冰体积和质量过大,会造成铁塔倒塔故障;绝缘子覆冰过载,可能造成绝缘子断裂、掉串的故障发生;导地线覆冰过载,加上风和不平衡张力的作用,可能造成导地线断线事故发生。在铁塔、导地线、绝缘子、金具等不均匀覆冰的情况下,输电线路受力不平衡,同一个耐张段内,某一个或几个档距内的过量覆冰会影响其他档距铁塔所受张力,只要突破此耐张段内任何一个金具或者部件的极限值,都可能引起线路故障的发生。
3.4 脱冰故障
        导地线脱冰的瞬间,导地线受到反方向的力,导致导地线的弹性跳跃,在环境风的作用下,脱冰跳动可能幅动很大,而造成导线与导线、导线与地线的鞭击跳闸故障发生。受到线路路径、气象条件、地形条件的影响,导地线的覆冰往往都是不均匀覆冰,导地线的脱冰往往也都是不均匀脱冰。不均匀脱冰对于导地线张力、铁塔受到张力、整个耐张塔受到的张力的影响往往更大,具有力量和跳跃方向的不确定性,防范的难度更大,对于线路的危害也更大。
4 输电线路上常用的防冰害措施
4.1 从设计层面防冰害
        路线、角度设计。对于覆冰、舞动的高发区,根据已有的覆冰、舞动高发区分布图,可以有意识地避开,选择其他线路走廊,以减少冰害的威胁。

线路走线角度的设计,鉴于本地冬季以北风为主,应该与北风的角度尽量小,可以减少覆冰的危害。
4.2 塔型、材料设计
        采用加强型塔型设计,可以有效增强杆塔的防冰害水平,避免冰害故障发生。对于导地线的材料选材方面,可以运用国内外的新型防覆冰导地线型号,对于减少冰雪的附着能够起到良好的效果,但是工程造价将会上升。绝缘子的选材,也同样可以选取憎水憎冰型号的绝缘子,具有特殊涂层的导地线、绝缘子也可以减少冰雪的附着。
孤立档设计。对于覆冰灾害高发区,在无法避开线路走廊的情况下,采用孤立档的设计方式,或者采用减少直线塔数量的设计方式,可以有效提高杆塔抗冰水平,同时使得故障抢修时间缩短。
4.3 从大修技改层面防冰害
        在大修层面,对于铁塔加装全塔双螺帽,增加双联双挂点绝缘子串,加装备份耐张线夹、预绞式护线条,对于导地线挂点进行加固处理,及时更换污秽绝缘子,都有助于防冰害工作。在技改层面,主要是对于运行中的冰害多发线路区段,进行改道处理。
4.4 从巡视监测层面防冰害
(1)特殊巡视
        在冻雨、冰雪天气的特殊巡视,是每年冬季的必然选项,特巡的线路区段以往年的覆冰、舞动高发区段为主。
(2)在线监测装置
        利用冰害高发区杆塔上面,安装的视频在线监测装置,对于相应杆塔进行实时监测,省时省力。
(3)地面模拟观测点
        为避免冰雪天气登杆检查的危险性,在杆塔附近建立地面模拟观测点,采用相同的导线型号,架设于距离地面2.5m左右的高度,用于在地面观测导线的覆冰类型及厚度,对于了解高空覆冰情况具有很好的参考意义。
4.5 改进绝缘子防冰害
        改进绝缘子一方面需要避免污秽,一方面需要避免形成冰帘。在避免污秽方面,可以定期清洗、更换绝缘子,以保障其泄漏距离。在避免形成冰帘方面,可以采用插花式的绝缘子排列形式,在几篇常规绝缘子中,穿插大盘径绝缘子。也可采用V型、倒V型绝缘子等绝缘子的排列形式,此种方式可以有效的防止水帘、冰帘的形成。
4.6 防止覆冰舞动的措施
        (1)双摆防舞器。双摆防舞器属于比较成熟的导线防舞动装置,在电网运用广泛,在单分裂、双分裂、四分裂导线上都有运用,对于减弱舞动能量的效果比较明显。
        (2)相间间隔棒。在地区线路的线路舞动高发区域段,可安装有导线相间的间隔棒,在象限区域可结合单分裂导线,安装单回线路。在微气象区域,结合双分裂导线,安装双回线路。线路自东向西延伸,通过安装间隔棒,起到抗线路舞动的良好效果。
4.7 除冰融冰的措施
        (1)机械除冰。机械除冰法的可操作性较差,安全系数低,人力体力消耗大,人员技术素质要求高,并且容易受到现场地形地貌的限制,在实际运维工作中,会谨慎考虑使用此类方法。
        (2)热力除冰。直流融冰法是近年来开始推广的融冰法,供电公司采用的融冰方法就属于直流融冰法,此套设备需要借助10kV电源,同时需将融冰线路停电,断开所有无关的高低线线路,避免损坏其他无关设备。
结束语
        输电线路防冰害是一个复杂的课题,主要应该以防范为主,在前期做好避开冰害区域的设计,在无法避开的情况下,做好杆塔的加固、补强、安装防冰装置等技术措施,最后才是在覆冰严重时期的除冰融冰措施。防冰害工作的开展,需要不断学习运用新技术、新方法,在冰雪时期,道路不畅,可积极寻求无人机、护线驿站、属地化供电所员工、广大人民群众的帮助,有助于快速发现故障点,并加以解决。
参考文献
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