陈楠 隆茂 胡永银 王磊 张珂 徐涛
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摘要：架空输电线路往往暴露于野外，易遭受雷雨、大风、洪水、雨雪等恶劣天气的侵袭，其中冰害对电网的安全稳定运行的影响不容小觑。当输电线路发生覆冰超过设计覆冰值，易引起导线舞动、金具损坏、线路相间闪络、倒塔断线等故障，甚至导致电网大面积冰闪跳闸停电的事故，因此输电线路冰害成为电力系统面临的最严重的自然灾害之一。如何降低冰害对电力系统的影响，提高架空输电线路冬季防冰运维要点，是摆在电力工作者面前的重要课题。
关键词：输电线路；冬季；防冰；运维
引言
目前，冰害引发的输电线路故障在机械和电气两个方面祝主要有：a、杆塔变形、倾倒。b、导线或地线断线。c、地线或导线掉线、坠地。d、绝缘子串冰闪。e、导线对地、对跨越物、风偏建筑（树、崖）限距不足而放电。f、不均匀脱冰时相间短路。
1.架空输电线路冬季覆冰暴露了运维工作不足和存在的问题
1.1电网企业对气象预报收资不准确，当气温变冷时，未及时进行预先防范，未预先准备必要的备品备件、设备材料；
1.2灾害发生后，运行组织不明确，不能科学、合理地安排部署，对特殊地段没有进行全过程监护，不能有效地发现覆冰事态的发展，及时制定相应的对策，被动地开展抢险；
1.3平时运行维护设备隐患和缺陷未及时消除。当电线结冰，遇冷收缩，风吹引起震荡，就使电线不胜重荷而断裂。一是拉线锈蚀，冲击荷载使拉线折断，造成倒杆。二是杆身倾斜，拉线松弛，受力不均，对水泥杆冲击，造成杆身摆动幅度大，挠度过大，杆身不能承受过负荷，杆身折断，造成倒杆，扩大事故面；
1.4对已经覆冰的线路，前后耐张段规律档距相差大，本身存在不平衡张力，再加上大档距覆冰不一样，造成耐张杆有一侧拉线松弛，未及时进行调整拉线和保杆工作，引起断线时冲击荷载造成倒杆；
1.5对线路通道两侧超过线路高度的竹树清除不彻底，积雪压断树木倒向导线压断导线引发倒杆；
1.6输电线路的猫头塔型颈部薄弱点承受重荷后，未及时进行补强工作，导致过负荷，引起塔头从颈部部分折下。
2.架空输电线路冬季防冰运维要点
2.1重冰区的划分及调整
（1）重冰区定义
设计规程规定，覆冰设计值在20mm及以上的线路区段属于重冰区。
（2）重冰区的划分及修订
每年例行修订重冰区的区段划分时，应将新投运线路、更改工程区段纳入修订范围，除依据覆冰设计厚度外，重点结合历史运行经验特别是上年运行情况来进行综合判断。实际地形地貌对重冰区的划分具有重要参加价值，必须注意河谷垭口、峡谷垭口、暖湿气流通道、冬季迎风面等小地形。
（3）重冰区建档管理
对重冰区内线路区段单独建档管理，主要是杆塔塔型、区段内的垂直档距、水平档距、所用金具串组合、运行记录、检修记录、覆冰观测记录、施工运行交通图、群众覆冰观测员员名录及联系方式、线路覆冰厚度危险等级评估。
（4）线路覆冰危险等级表与杆塔覆冰危险登记表
线路覆冰厚度危险等级评估对象为重冰区区段和区段内每基杆塔，分析判断其危险程度，体现为：a、线路覆冰危险等级表；b、杆塔覆冰危险等级表。重冰区以1个耐张段为基本设计单元，实际运行中，常在大垂直档距、大转角、大高差、大档距差的杆塔与导地线上出现问题。通过计算出重冰区区段中的大转角线路（转角大于60°）、大高差（△h/l＞15%）线路在覆冰厚度在20~60mm区间变化时的荷载、不平衡张力曲线，并以此校核杆塔在多少毫米覆冰厚度下达到失稳倒塌极限值。以极限值由低到高排序，将杆塔划分为特高危、高危、危险、一般等杆塔。根据线路电压等级系数、负荷重要系数、负荷率系数、覆冰危险度、互供系数计算出综合危险系数，依据得分的多少划分为特高危、高危、危险重冰区等区段。将特高危区段作为冬季大雪、低温凝冻天气的观测重点；将特高危杆塔塔型、特高危区段导线、地线作为抢修备品备件的准备重点。
2.2夏秋季防冰害准备工作
根据生产周期，我们需要在夏秋季节做好线路过冬的准备工作，特别是针对特高危杆塔、特高危重冰区段的设备检修、技术改造。
（1）线路改道以避开重冰区。
（2）对无法避开重冰区的线路进行抗覆冰技术改造。
（3）重冰区线路杆塔承力构件维护。夏秋季输电线路巡视工作要结合冬季冰雪的季节性特点进行，有针对性的检查塔材、线路金具、架空地线、拉线锈蚀情况，对锈蚀严重的金具、塔材、架空地线、拉线必须迅速组织力量更换，对松弛的拉线进行拉线复紧作业，对损伤的导、地线进行修补或者更换，利用对导线压接管、地线压接管进行外观损伤检查，确保设备健康水平。
（4）建立普通冰区特大转角、特大高差、特大档距差、特大垂直档距等四类杆塔的专项资料，以备大面积寒冻天气使用。
（5）针对特高危杆塔、特高危区段的常用杆塔进行备品备件储备工作。
（6）在重冰区建立群众覆冰观测网，以便冬季随时掌握现场动向。对有条件的地区，可以利用GPRS移动通讯网建立输电线路覆冰在线监测系统。
2.3输电线路冬季运行与监测
（1）进入冬季后，线路运行部门应加强与当地气象部门的联系，争取做到重大凝冻、降雪天气提前一周预告。
（2）保持群众覆冰观察网络的通讯畅通。密切关注线路杆塔、导地线覆冰发展情况，发现覆冰急速加重，应立即向上级通报。有条件的情况可以建立覆冰在线监测系统，随时掌握线路覆冰情况，根据实际情况及时进行相应处置。
（3）进行定期轮回巡视，以弥补群众覆冰观察专业水平不足问题。
（4）做好覆冰监测记录建档管理工作，积累运行经验。
（5）如果遇上大范围内低温、凝冻天气，那么除已划定的重冰区外，还有关注具有特大垂直档距、特大转角、前后档距差值大、高差大的区段。
（6）在恶劣天气来临前做好抢修队伍工器具、服装、通讯设备准备，车辆做好冬季防冻、防滑措施，抢修队员随时待命。
（7）覆冰超过设计值时应立即通报应急处理部门，以便及时处置。
2.4输电线路冰害处置
应编制具有可操作性的输电线路防冰害应急预案，在冰害发生后，启动应急预案进行处置。目前，常用的处置方法有热力抗冰除冰法、机械抗冰除冰法、自然被动抗冰除冰法等方法。
2.4.1热力抗冰除冰法
所谓热力抗冰除冰法就是通过采用附加热源或者是自身发热，使得冰霜雪水无法在导线上附着，或者能将已经附着在导线上的冰雪融化。当前使用较多的热力除冰技术有，高压直流电除冰技术，高压交流电流除冰技术，以及利用高频高压激烈产生的介电损失除冰技术等等。热力除冰法除冰的效果非常明显，但是能量的消耗也比较高，使用成本也比较高，因此，不适合远距离的导线防护和除冰。
2.4.2机械抗冰除冰法
机械抗冰除冰法主要有，“ADHOC”法以及滑轮铲刮法和强力振动法。
（1）“ADHOC”法就是利用起重机或者是绝缘作业工作，又或者是采取带电直接作业方式机械除冰，有时也会采用手工除冰或者是直升机飞机除冰法，这种方法的能量消耗低，且价格低廉，操作也比较困难，而且安全性能也相对较低。
（2）滑轮铲刮法是一种由地面的相关操作员，通过拉动一个可以在线路上行走的滑轮，从而达到铲除导线覆冰的方法，这种方法是当前位移得到实际应用的机械方法，但是这种方法的波动性比较强，防冰效果不强，且工作强度较大，还很容易受到地形的限制。
（3）强力振动法主要是采用电脉冲或者是电磁力等使导线产生强烈且又在控制范围内的振动来除冰，但对雨凇的效果比较有限，且除冰的效果也不佳。而由于机械除冰法在输电电路上使用时，操作较空难，且安全性能不完善，所以在我国的输电线路中应用较少。
2.4.3自然被动抗冰除冰法
自然被动除冰法是利用风或其它自然力的作用，再辅以恰当的人工设备，例如在导线上安装阻雪环、平衡锤等装置，使冰雪不易在导线上聚结而自行脱落，从而起到防、除冰作用。此类方法简便易行，成本低，但通常只在特定时间和地域有效，不能全面彻底地防止输电线路覆冰灾害。而正在研究中的输电线路防覆冰涂料，也是一种被动除冰方法。被动除冰法虽不能保证可靠除冰，但无需附加能量；虽不能阻止冰的形成，但有助于限制冰灾。
3.结束语
架空输电线路冬季覆冰的出现不仅不会给人以愉悦的享受，反而会加以警惕的关注以致想方设法地去消除它。架空输电线路冬季覆冰的防治和运维管理将是摆在广大科技工作者和工程技术人员面前的长期而重要的课题。
参考文献
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