浅谈线路覆冰的危害及防治

江西电力　第３２卷２００８年第ｌ期　４７　文章编号：１００６—３４８Ｘ（２００８）０ｌ一００４７—０４　

浅谈线路覆冰的危害及防治　李碧辉，田　丰　（武汉大学电气工程学院．湖北　武汉４３００７２）　

摘要：输电线路覆冰可引起导线舞动、杆塔倾斜、倒塌、断线及绝缘子闪络等问题。本文针对导线覆冰带来的危害，　从预防电网覆冰灾害，建立科学的电网覆冰灾害抢修机制等方面出发，提出了多项防治措施，对覆冰区输电线路设　计、运行以及提高整个电力系统的安全可靠性具有重要的实际意义和指导作用。　关键词：输电线路：覆冰：危害　中图分类号：ＴＭ７５　文献标识码：Ａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｒｅｇｅｌａｔｉｏｎ　ｍａｙ　ｃａｕｓｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｇａｌｌｏｐｉｎｇ，ｐｏｌｅ　ｌｅａｎｉｎｇ　ｏｒ　ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｏｒ　ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　ｆｌａｓｈｏｖｅｒ　ｅｔｃ．Ａｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈａｒｍ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｒｅｇｅｌａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｒｏｍ　ｔｗｏ　ａｓｐｅｃｔｓ：ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｉｃｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｇｒｉｄ　ｉｃｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｈａｄ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｉｃｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｓａｆｅｔｙ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ；Ｉｃｉｎｇ；ｈａｒｍ　

Ｕ　月ＩＪ旨　２００８年１月１０日以来，我国南方湖北、湖南、　安徽、江西等１９个省（区、市）约１２８。２１万平方公里　的国土面积陆续遭遇了历史罕见的暴雪、冰冻袭击。　全国用电缺口高达７　０００万千瓦，中国１３个省份已　经拉闸限电．广东、广西等很多企业用电已缺乏保　证。加上发电煤储量已下降到最低点，全国共有１７　个省级电网电力供应紧张。短短半个月，南方电网　累计有５　７０９条线路因冰灾故障停运，２　４１８条线路　经抢修恢复运行。此次冰冻之所以对电网酿成如此　灾害，主要原因是由于南北气候强烈对流，形成雨雪　交加．结果造成输电线路和杆塔上面出现严重覆冰，　从而造成部分电网瘫痪。因此，在雨雪冰冻的恶劣　气候条件下，保证电网安全运行的关键，就是预防和　防治线路覆冰。　１　输电线路覆冰的危害　根据对我国输电线路覆冰事故的分析，覆冰线　路的危害主要为以下４类：　（１）线路过荷载事故。当覆冰积累到一定体积　和重量之后，输电导线的重量倍增，弧垂增大，导线　对地间距减小，从而有可能发生闪络事故。如果覆冰　的重量进一步增大．则可能超过导线、金具、绝缘子　及杆塔的机械强度，可能导致杆塔基础下沉、倾斜或　爆裂．杆塔折断甚至倒塌。　（２）相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰造成的事　故。输电线路相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰都会　产生张力差．使导线在线夹内滑动，严重时导线外层　铝股在线夹出口处全部断裂、钢芯抽动．造成线夹另　一侧的铝股拥挤在线夹附近。导致直线杆塔承受张　力的能力变差，悬垂绝缘子串偏移很大，碰撞横担，　造成绝缘子损坏或破裂；也可使横担转动，导线碰撞　拉线，烧伤或烧断拉线，杆塔在失去拉线的支持后倒　塌。　（３）绝缘子串覆冰造成频繁冰闪事故。冰闪是污　闪的一种特殊形式。绝缘子在严重覆冰的情况下，大　量伞形冰凌桥接，绝缘强度降低，泄漏距离缩短。融　冰过程中，冰体或者冰晶体表面水膜很快溶解污秽　中的电解质．引起绝缘子串电压分布及单片绝缘子　表面电压分布的畸变，从而降低了覆冰绝缘子串的　闪络电压。融冰时期通常伴有的大雾，使大气中的污　秽微粒进一步增加融化冰水导电率，形成冰闪。闪络　过程中持续电弧烧伤绝缘子，引起绝缘子绝缘强度　

收稿日期：２００７—０９—２４　作者简介：李碧辉（１９８６－），女，湖北孝感人，现就读于武汉大学电气工程学院本科，专业方向为电气工程与自动化。　

维普资讯 http://www.cqvip.com 江西电力　第３２卷２００８年第１期　下降。　（４）输电导线舞动损坏电力设备。输电导线覆　冰后形成非圆截面，在风力作用下发生驰振，这是一　种低频、大幅度的振动，导线舞动引起杆塔、导线、金　具及部件的损坏，造成频繁跳闸甚至停电事故，对输　电线路安全运行危害很大。　２电网规划设计中的覆冰预防　２．１　新建线路的抗冰设计　此次雪灾导致大量高压电塔倒塌是因为这次罕　见的雨雪冰冻气候超过国际通用的设计标准，使得　铁塔的垂直荷载和纵向张力大大地超过了它设计的　能力。但如果按照更高设计标准，容易造成资源的　浪费，又将承受更高的电价。　因此。对于新建的输电线路，按照国际通行的做　法在制定设防标准时，要根据已掌握的气象资料，合　理划分冰区，选取不同的设计冰厚进行线路设计，力　求做到确保线路安全运行而又不过分增加线路的造　价。输电线路经过的各种地势．微气候及微地形的　差别较大，沿线冰雪情不会一致。故不能只采取一个　冰厚设计值。为了确保重冰段的安全，应在搜集到　的气象资料的基础上，结合线路所经过地区及周围　地形、地物情况、相对高差、路径走向及覆冰时的风　速、风向、湿度等进行综合分析．合理划分冰区和确　定相应的冰厚设计值。设计中应采取的防覆冰措施　主要如下：　（１）输电线路设计应依据当地气象条件。并尽可　能避开线路重覆冰区。　（２）在输电线路重覆冰区应尽量减少线路交叉　跨越。若一定要跨越时．在高差不大的情况下．应选　择靠近档端，而不要选在弧垂最低点。　（３）对重冰区线路的设计档柜不易过大。　（４）对重冰区线路的导线应采用水平排列的布　置方法。　（５）防止覆冰绝缘子的冰闪。最简单的办法就　是增大爬电距离。可以改善绝缘子伞裙的结构．采　用利于防治冰闪的大小伞结构。同时．采用绝缘子　水平悬挂、Ｖ型串、斜向悬挂等。形成阻水帘以提高　冰闪电压。采用大盘径伞裙在绝缘子串中间隔布置．　防止冰凌桥接。在绝缘子表面涂憎水涂料可以大大　降低覆冰绝缘子的泄漏电流，从而提高闪络电压。加　强清扫杆塔横担和绝缘子，以有效地提高抗闪络能　力。　２．２已运行线路改造中的抗冰害措施　对于已运行的线路，为加强其对覆冰灾害的抵　御能力．应视具体情况区别对待。对海拔较高的输电　线路、翻越分水岭及横跨峡谷、风道、垭口等处的路　线应进行改造；重冰区的输电线路应重新以抗冰要　求进行彻底改造，方法参照新建线路的抗冰设计；而　对没有明显微气候、微地形影响的大面积覆冰地区，　不宜立即进行线路改造．可以考虑采用融冰措施来　防治冰雪害。　

３　电网运行维护中的覆冰预防　３．１　及时采用输电线路除冰技术　目前国内外除冰、防冰的技术主要有以下５种：　（１）人工除冰方法。输电线路覆冰最严重的区段　一般只是一条线路中的几或十几档。最长也只有几　十公里至１００公里左右。所以用木棍、竹竿等最原始　的工具对最严重的覆冰线路段进行敲击。就可除去　线路上的覆冰。这种方法我国比较常用。　（２）机械除冰法。使用机械外力手工或自动强制　覆冰脱落。机械除冰法在输电线路上使用时，存在操　作困难、安全性能不完善等缺点，不值得推广。　（３）热力融冰法。采用增大导线的传输电流融冰　和短路电流融冰以及低居里温度磁环融冰。低居里　温度磁力线可使导线自身发热，温度升高。这样的融　冰方式能量消耗高，而且存在各种各样的缺陷。　（４）被动除冰法。利用风、地球引力、随机散射能　和温度变化等来自大自然的外力脱冰的方法称为被　动除冰法。　

一般来说，在工程上首先考虑这种方法，被动除　冰法虽然不能保证可靠除冰，但无需附加能量。被动　除冰技术不能阻止冰的形成，但有助于限制冰灾。在　被动除冰法中，应用憎水性和憎冰性固体涂料涂附　在导线上的方法已引起广泛的兴趣。有潜力并期望　在短期内得到突破的方法有电磁脉冲法等。研制低　结合力和吸收随机热辐射的涂料也具有很大的潜　力。　３．２提前做好冬季常规电网维护工作　（１）提前做好防覆冰技术改造和补强加固工作。　对已经建成投运并曾经发生过覆冰灾害．而又没有　进行技术改造的输电线路，在迎峰度冬来临之前．提　前做好技术改造和缺陷检修及补强加固工作。　（２）加强日常维护管理，提前做好线路除污工　作。在冬季到来之前，做好清扫或清洗导线、绝缘子、　铁塔等工作，以增加线路的光滑度，防止积雪和覆　冰；有些覆冰特别严重的线路段还需要在导线表面　

维普资讯 http://www.cqvip.com 江西电力第３２卷２００８年第１期　４９　刷一种特制的油漆，使导线具有更强的憎水性和光　洁性。　（３）准备充足的抢修材料和交通工具。要准备　的抢修材料包括导线、天线、拉线、绝缘子串、线夹、　塔材和变电站的电流互感器、支柱瓷瓶等，此外．还　要落实抢修交通工具　（４）提前制定发生电网覆冰事故时可能采用的　多套应急处理预案。其中包括多套电网运行方式预　案、可能发生的拉闸限电序列预案、电厂发电机组开　停预案、抢修人员调配预案等。多年的实践证明．灾　害发生时临时搞新的运行方式计算往往会延误抢修　时机。　（５）对频发覆冰的输电线路增加巡视人员和巡　视次数。在出现冻雨、湿雪、寒雾的气候条件时．要　增派人手加强对关键线路段的巡视，一旦出现危及　电网安全的覆冰，就立即向电网调度报告，申请停电　检修，防止倒塔断线、切负荷等造成大面积停电。重　冰区实行专人在每次下雪后进行特巡，记录每次覆　冰厚度及导地线驰度变化情况，覆冰厚度可应用“冰　水法”，即将冰壳试样溶化后秤其重量，算出单位长　度（ｍ）、（标准状态比重为９　ｋＮ／ｍ。），计算其厚度（圆　筒形的冰层厚度）。线路覆冰因下雪时不便测量．可　考虑在重冰区极易覆冰的地段架设临时线路，作为　覆冰观测点。　

４建立科学的电网覆冰灾害抢修机制　及应急处理体系　

科学、合理的应急体系的建立对于减小突发性　灾难的损失有着及其重要的意义。对于此次电网覆　冰灾害可以从以下几个方面考虑：　（１）防覆冰技术改造与线路抢修相结合　冬季有的输电线路负荷较轻，在发生覆冰倒杆　断线灾害后．应该把防覆冰技术改造与线路抢修结　合起来。如湖北凤凰山变电站至江西梦山变电站的　５００千伏线路．建成投运后就遇到２００４年底和２００５　年初两次大的覆冰考验。由于线路抗覆冰能力较差，　经过几次冰闪之后，发生了倒杆（塔）断线全线停运　的故障。国家电网公司没有简单按原设计修复，而　是利用停电抢修对该线路进行了防覆冰技术改造，　使该线路抗御覆冰的能力大为提高。　（２）快速协作配合尽量缩短抢修时间　根据现在的电网运行检修管理体制，一个省内　只有一个５００千伏运行检修公司。一旦电网出现大　面积覆冰，运检公司就难于应付。为了缩短抢修时　间，电网企业应发扬团结协作的精神．快速征调无覆　冰灾害地区的运检人员支援抢修工作，并确定合理　的协作报酬。　（３）建立有强有力的灾害应急处理指挥机构　由中央有关部门和地方政府组成灾害应急处理　指挥机构，负责协调指挥和对外报告灾情、事故处理　进展情况、灾害原因和恢复供电的时间．以稳定社会　和安定民心。当需要较长时间才能修复供电时．应急　处理指挥机构应负责调动移动发电设备为关键单位　和高层建筑提供电源。　（４）配备高素质的事故应急抢修和调查分析队伍　电网企业负责对事故点、线进行紧急抢修，尽快　恢复供电；电力科研、勘测设计和施工企业组织人员　对电网覆冰的范围、程度形成原因等进行全面调查　和分析　５　几点思考　（１）近期华中电网区域出现的大范围降雪冰冻　天气是导致电网出现煤炭库存下降、多省电网拉闸　限电的直接原因。与往年同期用电淡季不同的是，天　气的持续严寒导致了南方各地居民用电取暖的需求　大幅度上升。另外，寒冷天气里降雨和降雪迫使不少　地区的交通运输陷于瘫痪或极度难行的状态．严重　影响部分火电企业的电煤补给。此外，在研究过程中　感觉到，有关气候资料、线路故障数据的统计与分析　工作尚需进一步加强，尤其是不同气候状况与输电　线路故障的相关性分析。因此．除提高电网本身安全　性外，电力部门应与气象、交通、能源等部门保持联　系和沟通，主动拓宽交流与合作渠道，才能为电网安　全筑起坚强的屏障。　（２）正值当前全球变暖的大背景下，我国的气候　与环境发生显著变化。除了冰冻雨雪以外，其他极端　异常气候事件增多，所引发的自然灾害日益严重，保　障电网安全的难度越来越大，而且输电线路的故障　往往同时受到多种气候因素的影响，或是多种气候　因子共同作用的结果，如台风来临时伴随的强风、暴　雨，寒潮来临时伴随的大风、冰冻等。综合考虑这些　气候因子的相互作用将使故障的“聚集效应”更加明　显．如何在恶劣气候保证电网安全运行是值得深思　的。　（３）本次全国大范围电力供应紧张局面也并非　单纯源自极端的天气状况。第二次煤电联动至今，煤　炭价格累计涨幅过大，尤其是０８年重点合同电煤价　及市场价均出现显著上涨，这使整个火电行业短期