输电线路覆冰危害分析及防范措施.pdf

第 2 6卷 湖南电力 2 0 0 6电力论坛增刊 输电线路覆冰危害分析及防范措施 付显 明 ( 湖 南永 州 电业局 ，湖 南 永 州 4 2 5 0 0 0 ) 中图分类号 ： T M 7 2 6 ； T M 8 5 5 文献标识码 ：B 文章编号 ： 1 0 0 8 0 1 9 8 ( 2 0 0 6 ) S 一 0 0 6 3 0 2 - - 一 l 刖 再 2 0 0 5年初 ， 湖南 电网遭受 了 5 0年未遇的冰灾 ， 造成了多起输电线路 的跳闸、断线、倒杆事故 。可 见 ，输 电线路 的覆 冰 已经对 电力 系统 的安全 稳定 运 行造 成 了严重 的危 害 。文 中主要对 输 电线路 覆冰 产 生 的各种 危 害进行 了分 析 ，并 有针 对性 地提 出了防 范 措施 。 2 输电线路覆 冰产生 的危害 2 1 绝缘 子冰 闪 输 电线 路 绝缘子 冰 闪往往 造成 线路 跳 闸、绝 缘 子炸裂，严重威胁着架空输电线路的安全。从其分 布的位置来看 ，此类故障多发生在气候变化异常的 大山、丘陵及属于 2 个气象区的交界处海拔较高的 分 水岭 及风 口，因 为在这些 位置 易 出现 覆冰 、浓雾 现象。如永州电业局 2 0 0 5年覆冰最严重的 I 1 0 k V 阳桐线段就处在海拔较高的风 口。当然 ，在靠近工 厂、矿山、公路的重污染区，由于空气粉尘及盐密 度含量高，也容易造成输电线路绝缘子冰闪。 其次，从气象特征看 ，较大范围的降雪导致的 融冰雪 、雾凇、雨凇和区域性的持续大雾 ，容易形 成大范围的绝缘子冰凌冰闪故障。在雾天，以大气 中悬浮的细小尘埃为核所凝结 的雾滴沉降会使近地 面大气污染浓度突发性增高 ，持续大雾带来的湿沉 降使绝缘子受更大污染，在特定温度下使绝缘子表 面覆冰或被冰凌桥接后，绝缘强度下降 ，泄漏距离 缩短 。在融冰过程中冰体表面或冰晶体表面的水膜 会很快溶解污秽物 中的电解质，并提高融冰水或冰 面 水膜的导 电率，引起绝 缘子串电压分布 的畸变 ( 而且还会引起单片绝缘子表面电压分布的畸变) ， 从而 降低 覆冰绝 缘 子 串的闪络 电压 。同时 ，在融 冰 期通常伴有大雾，大气中的污秽微粒作 为凝聚核包 收 稿 日期 ：2 0 0 6 - 0 5 - i l 含在雾 中，将会使绝缘子覆冰融化时冰水电导率进 一 步增加。另外有关试验数据表明，覆冰越重 ，电 压分布畸变越大，绝缘子串两端特别是高压引线端 绝缘子承受电压百分数越高。由此造成绝缘子冰闪 故 障不 断增加 。 2 2导 线 覆冰舞动 架 空输 电导线 的覆 冰舞 动是一 种低 频、大 振 幅 的自激振动， 舞动的频率范围一般为 0 1 1 H z ， 振 幅从几十厘米到十一、二米均有 ，由于舞动的持续 时间较长 ，会造成导线及金具的疲劳破坏、磨损和 导线 断股 ，有 时甚 至造成输 电线路停 电跳 闸及杆 塔 变形 、倾斜或倒塌等恶性事故 。入冬以来 ，湖南电 网发生 的多 起输 电线路 的断线 、倒 杆事故 ，很 大程 度上是 因 为导地线 的覆 冰舞 动造 成的 。可见 ，架空 输 电 导线 的覆冰 舞动 已经对 电力 系统 的安全稳 定运 行构 成 了严重威 胁 。 导线舞动的形成取决于覆冰、风激励和导线结 构参数这 3方面的因素。覆冰状况由气温、降雨及 降雪等条件决定 ，它具有随机性 ，且它与风速的组 合也是随机的。由于导线覆冰各种条件的差异 ，所 覆 冰雪 的形 状各 异 ，导线截 面 以及导线 架设条 件不 同，再加上引起舞动的风速和风 向也变化无穷，所 以发生导线舞动现象的原因极为复杂，也就是说导 线的舞动较多地受随机因素的影响。另外 ，输电导 线是 1根或 1 组悬垂柔性体 ，其结构及振动时的状 态表现 出非线性 ，风激励产生的载荷与运动中的结 构相互作用又导致动力非线性。受随机因素影响及 此 2类非线性问题使得对输电导线舞动问题的研究 成为 一个包 含随机因素与非线性特征 的综合性课 题 。 导线舞动大致分 3 种模式 ： a 横向 ( 垂直方向)激发模式 。这种理论认为 导线元的升力对于攻角具有较大的负斜率 ，此时其 6 3 维普资讯 2 0 0 6电力论坛增刊 湖南电 力 第 2 6 卷 所受的升力与振动方向相同，导线元在运动 中吸收 能量变为不稳定状态 ，在一定条件下，任何微小的 风扰动都有可能引起大振幅的振动。 b 扭转激发模式 。 这种理论认为 ，当空气动力 中的 扭 转 阻 尼 为 负并 且 大 于导 线 的 固有 扭 转 阻 尼 时 ，若此时的扭转频率接近于垂直向的谐振舞动频 率 ，则纯的扭转不稳定性可能诱发垂直向的舞动。 C 偏心惯性耦合激发模式。在雨量与风速都很 大时 ，导线覆冰常覆在背风面，即偏心质量位于背 风面 ，即使此时横 向振动和扭转振动可 能分别都是 稳定的，但 由于偏心惯性作用会引起攻角变化 ，从 而使相应的升力对横向振动形成正反馈 ，加剧横向 振动 ，并逐渐积聚能量 ，最后形成大幅度的舞动 。 大幅度的导线覆冰舞动产生的后果是相当严重 的，当覆冰厚度超过或接近导线及铁塔 的设计标准 时 ，加上导地线大幅度覆冰跳跃舞动 ，对铁塔产生 的强 烈的 冲击 力 ，动 、静载 荷将 会超 过铁 塔设 计承 载能 力 ，造 成严 重的 断线倒 塔事 故 。 3输 电线路覆冰 的防范措施 根据 上述 对输 电线 路 覆 冰产生 的各 种 危害 的分 析 ，可有 针对性 地采 取 以下 防范措 施 ： 3 1 根据线路运行环境的气象资料、 环境资料和环 境特征等基础数据 ，准确划分覆冰、大雾等微气象 控 制 区 。 3 2 在 微气 象控 制 区内设立 融 冰监 视 哨 ， 在 融冰警 戒期间对线路运行情况进行 2 4 h监视。 3 3 根据区域内线路重要程度和检修周期情况 ， 制 定控制区域内的综合防绝缘子冰闪方案及导线融冰 方 案 。 3 4 加大对融冰设备的检修力度， 保证融冰设备的 完好率 。 3 5 加强调爬力度，提高绝缘子 自身的防冰闪能 力。同时 ，绝缘配置的提高，也增强了线路的耐雷 水平 。 3 6 加强 盐密 测量 工作 ， 根 据盐密 测量结 果 ， 加 强 重污 区 的清扫工 作 。 3 7 合理 设 计 、 配置 杆塔及 导线 型号 ， 确保 杆塔 及 导线强度能满足特殊地形和气象条件要求 ，并尽量 避 开 可 能 引 起 导 线 严 重覆 冰或 导 线 舞 动 的 特 殊 地 区 。 3 8 在 大跨 越 地段 和 导线 严 重覆冰 地 区的输 电线 路上加装扰流防舞器。 3 9加强 对输 电线路 的巡 视工作 ， 对重 要 的输 电线 路 和 输 电线 路 重冰 区进行 在线监 测 。 3 1 O 倒塔 事故 处 理过程 中， 对 铁塔要 进行 补强 ， 避 免同样气象条件下再次发生倒塔事故 。 3 1 1 制订详细可行的断线、 倒塔事故的应急预案， 并且 有 针对性 地进 行反 事故演 习 。 4 结束语 虽然架空输电线路覆冰产生的危害很严重 ，但 应 当从 2 0 0 5年 初 湖南 电网 的 多起输 电线 路 覆 冰 引 起的 事故 中吸 取教训 ，只要我们 采取 了严密 的防 范 措施 ，就可 以保证 输 电线 路 的安全稳定 运行 。 ( 上 接 第 5 4页 ) 公 司工 程施 工有 史 以来 ，第 1个 实现 全过 程项 目安 全预评 价 、工序 安全评 价和 验收 安 全评价 的工 程 。 最 初 的 工 程 安 全 性 评 价 检 查 标 准 ，是 送 电 ( ) 项 目部 依据 西北 网公 司 电 网建设 工程 安全 文 明施工现场检查评价表 自行编制的 ，在基础施工 前 ，由公 司安监部 、联合监理部、项 目部安监分别 对项 目部 、施 工 队进行 1 次 检查 与评 价 。2 0 0 4 年 9 月 ，国家 电网公 司 出台 “ 关于 印发 电力建设 安 全 健康环 境评 价管理 办法 ( 试行 ) 的通 知 ” ， 即 4 8 8号 文 件 。项 目部 及时 对评价 标 准进行 消 化 ，并 在 组塔 施 工 中试行 ，成为 7 5 0工程率 先 执行 的单位 ，得到 6 4 国家 电 网公 司专 家组 的充 分肯定 ， 并推广 至 全线 。 架 线 施 工时 ，项 目部安 监与 联合监 理部 ，就评价 标 准 评分 表条 文进行 了有 益探 讨 ，进 一步吃 透标 准 、掌 握量度、真实评价 ，提高了项 目安全管理水平。 回顾 1年的施 工历程 ， 7 5 0项 目部在安 全 环 境 策划与 实施 上花 了 大力气 ，费 了大 功夫 ，并在 上级 的各种 检查 中获