输电线路覆冰及防范措施

杨 旭，闫 磊

（1.国网通化供电公司，吉林 通化 134000；2.华润电力有限公司，辽宁 盘锦 124010）

输电线路覆冰对电力系统的危害很大，容易引起严重事故。我国是易发生输电线路覆冰的国家，冰灾对输电线路的影响已经严重威胁电网的正常运行。2008年初，国家电网公司经营区域内华中、华东及所属10个省级电网因出现长时间持续的大强度、大范围低温雨雪冰冻天气而遭受严重损害，其中湖南、江西、浙江电网设施损毁严重，在当时造成了严重的经济损失及社会影响。2012年3月，吉林省通化市梅河口地区亦发生了一起由冰灾引起的输电线路大面积停电事故。

1 线路覆冰的形成及危害

1.1 覆冰的形成

当气温下降到－3℃以下，风速达到10m／s以上时如再遇雨加雪天气，则将在输电线路上形成雨凇。此时，若气温升高，则雨凇将发生融化现象，即在导线表面形成了一层覆冰。若此时天气转晴，则覆冰就停止生长并可能融化；但当天气突然变冷时，黏结度较高的雨凇表面将快速增长，形成第二层覆冰。这个过程如此反复，即会在输电线路上形成较厚的冰层。天气变暖时的短暂融化加强了冰的密度，而气温骤然下降则会使覆冰快速生长。

1.2 覆冰的危害

1.2.1 覆冰对导线的危害

a.重覆冰作用下在档距中间的某一处断线。

b.在线夹处发生滑移引起断股、抽丝。

c.铁塔破坏引起倒塔、断线。

1.2.2 覆冰对地线的危害

a.地线和光纤复合架空地线OPGW 在重覆冰作用下断线破坏。

b.地线及OPGW 在覆冰下弧垂过大。

1.2.3 覆冰对铁塔的危害

a.覆冰灾害造成的倒塔事故体现在采用多分裂导线的铁塔比采用单分裂导线的铁塔更易受损。

b.倒塌的铁塔中，大档距铁塔和相邻档距相差较大的铁塔占80%左右，微地形对铁塔承载力的影响明显。

c.交流线路倒塔占91.3%、直流线路倒塔占8.7%。

d.单回路倒塔占75.1%，双回路倒塔占24.9%。

e.直线塔倒塔占89.5%，转角塔倒塔占10.5%。

f.倒塔的主要塔型为酒杯塔（占36.2%）、猫头塔（占21.9%）和鼓形塔（占24.9%）。

g.杆塔所处海拔300m 以上高度的占53.1%，设计冰厚15mm 及以下的倒塔占总数的97.8%。

2 2008年覆冰灾害统计

由《国家电网公司2008年电网冰灾技术分析报告汇编》得知。2008年1月10日开始，我国华中、华东地区出现长时间持续的大强度、大范围低温雨雪冰冻天气。国家电网公司经营区内共有37个地市的545个县（区）、2706万用户受到影响，直接经济损失高达104.5亿元。公司所属电网共有17.2万基高压杆塔倒塌，1.2 万基受损，高压线路断线12.9万处；低压线路倒断杆51.9万基，低压线路受损15.3万条，变电站停运884座；公司系统通信光缆受损约2 860km。其中：湖南电网14 条500kV、44条220kV 和121条110kV 线路受损停运；江西电网17条500kV、57条220kV 和168条110kV线路受损停运；浙江电网23 条500kV、21 条220 kV 和14条110kV 线路受损停运；“三峡送出”大通道江城、宜华500千伏直流线路损坏严重。湖北、安徽、河南、福建、重庆、四川、江苏等地的电网也受到不同程度的冲击和破坏。国家电网公司系统输电线路受损情况统计见表1。

表1 国家电网公司系统输电线路受损情况统计

3 输电线路覆冰防范措施

3.1 规划设计阶段

在规划阶段，尽可能降低线路的平均海拔，避开重冰区；根据电网的负荷分布和环境因素，规划建设加强型战略性输电通道，在其他线路灾害失效时能够保证电网的基本运行。

在设计阶段，由于受到多种因素的制约，线路路径选择不尽合理。新建线路大多位于海拔相对较高的地区或穿越高山、大岭，不仅容易形成大高差、大档距、不均匀覆（脱）冰等覆冰倒塔的客观诱发条件，也使得灾害后的抢修恢复异常艰难，因此，应加强前期勘察，选择适当路径避开重冰区；提高线路抵抗覆冰荷载的机械强度；开展与气象服务部门的沟通，提高对气象数据的解读、分析能力，提高覆冰设计取值的准确性；提高设防水平，对同一走廊内的不同线路、同一线路的不同区段，采取差异化设计；杆塔设计中加大纵向不平衡张力取值；增加铁塔抗串倒的能力；增强地线抗冰能力；提高大档距、大高差区段的抗冰设计标准。

3.2 运行阶段

加强与气象部门的沟通，建立相应的气象预警机制，具有完备的应急预案、应急系统和完善的除冰措施。

加强抢险救灾的物质资源和其他相关资源的准备，形成必要的贮备机制，研究出尽量减少杆塔受损、尽快恢复电网运行的技术措施。

4 通化地区冰灾的防范措施

通化地区根据近几年的输电线路覆冰统计情况，在新建输电线路及通化二道江地区和通化下四平地区等已有的输电线路上分别采取了如下具体防范措施。

a.通化地处山区，在气候条件符合的情况下比较适于冷空气的对流凝结，如在地势较高或较低的山区建设杆塔就为覆冰的产生创造了机会。因此在线路规划、设计阶段，要求设计部门加强与气象部门、运维部门取得良好沟通，尽量避开地势相对较高或地势相对较低的地区建设线路。

b.新建杆塔如不能避开易发生覆冰的地区，应提前做好杆塔的荷载计算，加大塔材的厚度，增加导线的承载力及强度。

c.在防覆冰措施中有一项是密切关注“气温回升、冬春之交”等特殊时期的气象情况。结合东北地区以往发生冰灾的时期，即在春节前后，尤其是天气转暖期间，要密切关注通化地区的天气情况，设立气象预警部门并开展预警机制，在大雪，雨夹雪来临之前开展对线路的特殊巡视工作，在重要地段开展无间断的实时监测，防止在温度达到覆冰临界点时不能开展及时的处理措施。

d.开展相应人员防冰灾巡视及除冰技能的培训，提高工作能力和自身防护水平。

正确认识覆冰灾害的严重性，对覆冰的性质和特点进行研究，在可能出现覆冰季节前制定相关的预防措施，消除潜在的隐患，有助于促进我国电网建设，提高供电可靠性，减小覆冰灾害造成的损失。