电力线路防冰雪灾害的设计策略探讨

李 强

国网新疆电力公司经济技术研究院设计中心

电力线路防冰雪灾害的设计策略探讨

李 强

国网新疆电力公司经济技术研究院设计中心

如今受全球气候变暖的影响，各类气象灾害频繁发生，造成的损失和影响日趋严重，破坏程度强、影响范围广，应对难度也趙来越大。电力系统在规划设计及运行中如何应对电网覆冰带来的危害，成为一项非常重要又极具现实意义的研究课题。为防范电力线路因冰雪灾害出现运行故障，导致人民生产生活受到影响与损失情况的再次发生，这就需要做好电力线路防冰雪灾害工作，除冰不是解决冰雪灾害的根本，防冰雪灾害对电力线路的破坏才是重点。因此，有必要对电力线路防冰雪灾害设计策略展开研究，增强电力线路运行能力，保护国家财产不受损失。

电力线路；冰雪灾害；预防措施

1 导致冰雪灾害形成的因素

1.1 极端气候的影响

导致电力线路被冰雪覆盖的主要原因之一是极端气候的影响，典型事件是2008年在南方发生的冰冻事件，通过调查研究得知，是由于大气环流异常致使冷暖气流在长江中下游不断交错，出现了不间断的雨雪天气，部分中低海拔还出现了冻雨，降低空气温度发生凝冻，雨水在接触到其他物体以后就立即结冰，加之受各种因素影响最终形成了冰雪灾害天气。这次冰雪灾害影响范围较大，涉及了全国17个省市，冷空气持续了一个月左右，同时凝冻天气的出现更是促使电力线路覆冰形成，在诸多致使电力线路覆冰的因素中，雨凇覆冰影响最严重，直接威胁到电网安全。

1.2 导线覆冰超出原设计范围

导致电力线路发生冰雪灾害发生的因素还与导线覆冰厚度超出原设计边界有一定关系，部分地区输电线路的覆冰过于严重，致使杆塔倒杆﹑线路断线，一些地区还出现了闪络的情况。同时，由于导地线的纵向不平衡张力超过原塔的纵向设防强度，从而被顺着线路的方向拉倒等情况。此外，覆冰过重还会导致荷载超过了绝缘子金具串承受能力而引发断裂或损伤等情况。

2 输电线路覆冰的主要类型

温度较低的雨水如果落在温度在零度以下的物体上就会结冰，输电导线出现这种结冰现象就是导线覆冰。覆冰需要满足以下条件才会形成：(1)温度要在零度以下；(2)湿度RH%要大于85%，也就是空气中有水分﹑水滴﹑水汽或者雾滴是可能结冰的；(3)空气中水滴速度要大于lm/s，输电线路的覆冰根据其对电网造成的伤害分为以下几种类型。

2.1 雨淞

雨淞其实就是比较纯粹并且透明的冰，硬度强，密度大于等于0.8～0.9g/cm3具有很强的粘附力。雨淞一般是由毛毛细雨或者是过冷却雨降落在温度低于冻结温度的物体上形成的，一般都是-2～0℃，雨淞一般在低海拔地区形成。雨淞是导线上出现过冷却水滴的冻结现象，有可能形成冰柱，结构紧密，对输电导线的危害是最大的。

2.2 混合淞

混合淞看起来像半透明冰或不透明冰，是由透明的冰层和不透明的冰层相互交错形成的，密度在0.6～0.8g/cm3。混合淞一般在低地形成，有雨滴的地面上的雾或者云中的冰晶更容易形成混合淞，气温在-5～0℃;在山地上当风速很高的时候云中的冰晶或者中等大小的水滴的地面上的雾也是可以形成混合淞的，气温一般在-10～-3℃。混合淞在天气的周期性变化时，由雾淞和雨淞的连续冻结物形成的，硬度很高，粘附力非常强。对输电线路的危害仅仅比雨淞造成的危害低。

2.3 雾淞

雾淞的温度一般在-13～-7℃之间，产生于风速中等的山区传来的云层中的富含水滴的雾或者冰晶，其物理性状是白色﹑呈雪粒状的较为坚固的轻质结晶，具有很弱的粘附力，密度一般在0.3～0.6g/ cm3之间。

2.4 雪

在低地时，雪一般为干雪，具有粘附力弱以及密度低的特点。在丘陵地带时，雪一般为凝结雪﹑雾或者雨夹雪的形式，具有密度大(其密度一般为0.1～0.3g/cm3)的特点，若物体上粘附有雪时，多次融化以及凝结之后产生的冰雪混合物的密度很高，且体积也很大。

2.5 霜淞

霜淞一般产生于温度在-10℃以下的平静且寒冷的天气中，是由水汽直接凝华而产生的，其物理性状是白色，不规则针状的轻脆结晶，密度一般为0.05～0.3g/cm3霜淞的粘附力一般较弱。

3 冰雪灾害给电力输电线路造成的损害

首先，存在于输电线路上的冰块容易被风吹动，由于输电线路上的冰块并不能均匀的分布，形状也各部相同，如果风向站位正好与冰块角度一致，输电电路就会被风吹动。其次，冰块引起闪络。覆盖在输电线路闪的冰块很容易引起闪络，虽然不会破坏输电线路，但却会给输电线路绝缘子带来较大负面影响，弱化其绝缘性能。同时，闪络发生以后，并没有起到消除冰块的作用，输电线路的重量也没有减轻。再者，导线在接地以后发生短路。由于冰块过重，导线因承受不了重量势必会出现弧度不断增大的情况，达到一定弯度以后线路就会与地面相接触，进而造成短路。最后，输电线路结构被损坏。尽管输电线路自身有一定张力，然而，在被冰块覆盖以后，线路张力会不断增加，加之输电线路原本缺乏平衡性，在达到一定距离以后，张力也会对达到极限，如果没有及时调整杆塔，便会出现输电线路崩断的情况，更会因冲击荷载致使电杆倒地甚至发生连锁反应，严重的导致整个输电线路倒杆。

4 电力线路防冰雪灾害设计策略探究

4.1 防止输电线路覆冰技术的应用

为防止输电线路覆冰过重，导致大面积停电，电力企业还需要将防覆冰技术应用其中，如热力融冰﹑短路融冰以及过电流融冰。同时，电力企业也要做好直接融化冰雪的设备，这样不仅可以将冰雪直接去除，还可以减少除冰雪设备对输电线路自身的威胁，利用这样的技术也可以大大提升输电线路安全性。

4.2 优化输电线路设计标准

如今我国大部分输电线路都可以很好的应对各种天气，唯一美中不足的就是对抗暴风雪的冲击中还存在一些缺陷，特别是南方地区的输电线路，面对异常冰雪天气依然会出现线路损毁的情况，因此，这就需要优化输电线路设计标准，不断提升输电材料性能，增加输电线路抗击风雪的能力。同时，在设计输电电力的过程中，还要做好抗击冰雪天气的防护工作，建立健全抵御冰雪灾害天气的标准，做好电网设计标准与改革工作，结合以往电网线路在冰雪天气中所出现的问题，做好输电线路覆冰总结，适当调整电力的覆冰能力，保证输电线路能够安全稳定的运行。

4.3 设计好输电线路走向

一旦出现冰雪灾害天气就会出现输电线路覆冰，而覆冰形状的与风向有直接关系，不同的覆冰形状也会给输电线路带来不同程度的损害，如果没有风，那么冰块分布也将更加均匀。所以，输电线路设计时应避免在风口处或山林上，这也是减少线路受损的有效措施。特别是在冬天，越高的位置风力越大，气温也就越低，如果遇到雨雪天气就会出现输电线路覆冰，且厚度过大，所以，应做好设计工作。对于南方地区来说，尽管雨雪天气相对较少，相应的防护措施也很少，因此，一定要加强防范，以便减少异常天气突袭，导致线路故障。

结束语

如今人们对生活品质要求的不断提高，随之对电能的需求也在增多，电力线路发生故障将带给国家及个人不可估量的损失。目前我国的输变电技术虽已达到了世界水平，但也要充分认识到冰雪等自然灾害给电力线路造成的影响，针对这种情况，就需要做好电力线路防冰雪灾害的对策，结合我国实际情况制定出出可行措施。从而保障输配电线路安全﹑稳定的运行。

[1侯慧,李元晟,杨小玲,等.冰雪灾害下的电力系统安全风险评估综述[J].武汉大学学报(工学版),2014,(3).

[2]赵东生，戴栋，邓红雷，李立浧，翟少磊，曹敏.交流输电线路杆塔侧的电势能采集可行性研究[J].华南理工大学学报(自然科学版)，2015，04：119～125.