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摘要:近些年来,由覆冰而引起的冰闪、舞动以及倒塔断线等冰害事故屡屡发生,这对我国电力系统的正常运行造成了极其不利的影响,也对电力系统的安全运行以及经济损失造成了巨大的影响。因此,本文着眼于现状,主要从输电线路发生覆冰的原因出发,提出些许防止病害事故的技术措施。
关键词:输电线路;冰害事故;成因分析
一、输电线路冰害事故的现状
结合众多学者的研究,对输电线路冰害事故的现状总结如下:
(一)输电线路冰害事故的特点主要有五个方面:一是覆冰事故持续时间较长,覆冰面积较大,经济损失大;二是同一地区由于诸多原因覆冰事故频繁发生,并没有得到多大的改善;三是覆冰事故中机械故障和电气故障并存。严重覆冰不仅造成金具损坏,导线断股、断线、杆塔倒杆、绝缘子串翻转、碰撞、炸裂等机械事故,而且导致导线对地或导线间的间距减少,造成闪络和烧伤、烧断导线等电气事故;四是覆冰事故多发生在华中和西南等海拔较高的地区,而在我国北方则较少。其原因主要在于受气候影响,北方冷空气和南方暖空气在这些地区交汇,在山脉上空形成静止峰或准静止峰区,易形成严重覆冰;五是海拔高的地区以雾凇为主,平原地区以雨凇覆冰为主,并伴随大雾天气,影响最为严重;六是发生时间集中,我国大部分地区输电线路覆冰发生的时间是每年的冬季10-11月开始,至第二年的3-4月初春结束。
(二)冰害事故的类型:一是覆冰导线舞动事故。导致输电线路跳闸以及前天甚至发生断线宝塔等严重的事故。二是绝缘子冰闪事故。当冰中所掺杂了一些导电的杂质,更容易导致冰山事故的发生,而且覆冰还会改变绝缘子电场的分布;三是过负载。输电线路覆冰时,导致两边的张力不平衡。我国部分地区的地形起伏比较大,由于线路上相邻杆塔高差比较大,那么导线在覆冰时产生了较大的两侧不平衡张力。如果导、地线上由大量且密度大的雨凇覆冰,那么这种不平衡加力将会明显增加。一旦此荷载超过了杆塔的承受能力,杆塔的那些比较薄弱的部件将会产生不同程度的损害变形,导致导、地线掉落甚至杆塔倒塌;四是覆冰的不均匀或者脱冰时期不同导致的事故。
二、输电线路的冰害事故原因分析
通过长期对覆冰的分析和观测,我国输电线路的覆冰事故发生原因可以归纳为以下几个方面:
一是对输电线路的覆冰规律,在认识方面存在不足,设计线路使线路选择的路径不合理缺乏抗冰害的经验,使得冰害的事故时常发生。每一个地区都具有每一个地区的地形、气候等地理特点,针对不同的地带,由于技术水平一定程度上是有限的,导致我们在认识上缺乏经验,不足之处尤为明显。
二是有些设计的输电线路抗冰厚度比实际的覆冰还要低。当遇到严重覆冰时就会发生覆冰事故。在设计抗冰厚度时,考虑的不够全面,未预料到实际的覆冰会如此严重,因此当严重的覆冰事故发生时,无力弥补。
三是某些输电线路在中,虽然具有一定抗病的能力,但因为气候十分恶劣,某些环节依然较薄弱,当遇到恶劣的气候条件输电线路的电气和机械性能降低导致覆冰事故。输电线路行程富平通常是在初春或严冬的季节,当气温下降到负。五摄氏度到零摄氏度,且风速在三至十五米每秒时。若遇到了雨夹雪或大雾,首先在输电线的路上将会形成雪松。这个时候,若是天气突然变冷出现了雨雪天气时雪和冻雨救灾。粘接强度比较高的与松上边开始迅速的增长,最后形成了较为厚的冰层。
覆冰导致输电线路机械性能和电气性能下降是造成覆冰事故的直接原因,主要体现在以下几个方面:1、严重覆冰引起的过荷载,覆冰会增加所有支持结构和金具的垂直荷载;2、不均匀覆冰或不同时期脱水引起张力差。
当相邻档导线不均匀覆冰或不同期脱冰时,会产生张力差,使得导线缩颈和断裂、绝缘子损伤和破裂、杆塔横担扭转和变形;3、绝缘子串覆冰闪络。绝缘子或被冰凌桥接后,绝缘强度下降,泄露强度缩短,融冰过程中冰体表面的水模会溶解污秽物中的电解质,提高融冰水或冰面水膜的导电率,引起绝缘子串电压分布的畸变,从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压,形成闪络事故;4、覆冰导线舞动,不均匀覆冰会使导线产生自激振荡和舞动,从而造成金具锁坏、导线断股及杆塔倾斜或倒塌等现象。
三、输电事故冰害事故的有效对策
输电线路的覆冰严重威胁到电力系统可靠安全的运行,因此应当采取相应的防治措施。
(一)观测覆冰雪的状况,逐渐深入掌握输电线路覆冰的规律。各相关部门要对各气象区域的气象状况进行长期的监测,逐步掌握输电线路覆冰的规律,为输电线路的抗冰设计和防冰除冰措施选择提供可行性的参考。另外,对输电线路覆冰的特点、机理进行深入观测和研究,绘制各种地区输电线路覆冰雪分布图,研制有效的覆冰监测装置、防冰除冰措施和防覆冰舞动措施,制定积极有效的防止和处理冰害事故的应急对策,以尽量预防冰害事故的发生,减少损失。
(二)在线路设计上,应考虑地形、微气候的影响。首先考虑线路经过地段的地形、相对高差、山脉走向、覆冰程度等因素,合理选择线路走向,设计合理的抗冰厚度。同时针对不同的线路采取不同的措施:比如对于线路沿线的薄弱环节加以重视,安装行之有效的监测装置和防冰抗冰设备,确保线路安全运行,对已经运行的线路,特备是发生过冰害事故的线路,可以对部分重冰区线路进行改造,或对薄弱环节进行全局的改造工作,提高其抗冰能力,对于大面积覆冰地区,宜采用除冰、融冰措施来防止冰害事故。其次,对输电线路进行设计时,应避开覆冰区域。在线路的路径进行选择时,要对覆冰进行调研,并比较技术的经济,避开重冰区,走线要沿着起伏不太大的地形;同时还要避免风道、横跨垭口、水库、湖泊等易发生覆冰的区域;对于不能避开的覆冰区,设计线路时要充分考虑线路的气象条件、走廊地形等,确保抗冰足够的强度,以防止电气和机械事故的发生。
(三)大力发展科学研究,逐步提高抗冰技术。①发热融冰,让输电线的本身发热,使得冰融化。②振动除冰通过让输电线振动,来除冰。③改进结构减冰。通过改进导线的结构,让冰雪不易附在导线上。选用防积雪型的架空导线亦或是安装平衡锤、阻雪环在导线上。④使用防冰材料。使用新型的材料或刷涂防覆冰的材料在导线上,防止电缆覆冰。
(四)建立监测冰情的预警系统,加强运行的管理。加强对线路的参数进行检测,包括有现场图像、风速、风偏角、湿度、温度、导线的张力、重力、舞动的幅度、绝缘子的倾角、导线的弧垂以及风向等参数。通过分析采集线路的参数,系统的作出判断,之后控制装置的动作。研究在线检测的新型技术,随时对微气象进行掌握,具有视频和图像预报警及监测的功能。以此充分保证预警系统的利用,发挥其最大的效益。
四、结束语
综合上述,输电线路覆冰对电力系统安全可靠的运行造成影响。本文主要从输电线路发生覆冰的原因以及影响覆冰的不同因素等角度出发,提出了些许防止冰害事故的技术措施。在运行前,充分考虑到各种因素的影响作用;在运行的过程中,要加强运行的管理,建立对冰情监测的预警系统,在形成冰害之前要消除覆冰;在灾害发生后采取及时有效的措施进行弥补,确保输电线路安全、长期稳定的运行。
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