從冰雪災(zāi)害談高壓輸電線路的設(shè)計(jì)與維護(hù)

1、從冰雪災(zāi)害談高壓輸電線路的設(shè)計(jì)和維護(hù)摘要：高壓輸電線路的正常穩(wěn)定運(yùn)行有關(guān)國計(jì)民生，不容忽視。2008年冬季席卷中國南方各省市的嚴(yán)重冰雪災(zāi)害給國家和人民帶來的重大的損失，也使高壓線路的維護(hù)保養(yǎng)這個(gè)比較高技術(shù)含量的工程技術(shù)問題成為公眾的關(guān)注焦點(diǎn)。為保證高壓輸電線路的安全可靠運(yùn)行, 應(yīng)針對高壓輸電線路的特點(diǎn), 研究運(yùn)行故障的防治技術(shù)及措施, 結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際需要, 制訂相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn), 研制適用于現(xiàn)場的檢測和監(jiān)測設(shè)備。實(shí)現(xiàn)線路的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。減少和防范線路運(yùn)行故障, 提高安全運(yùn)行水平。防范冰雪災(zāi)害對高壓輸電線路的影響，應(yīng)準(zhǔn)確把握輸電線路所經(jīng)地區(qū)的氣象狀況, 在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)上采取針對措

2、施, 同時(shí)通過理論分析和試驗(yàn)研究,采取“避、抗、融、改、防”的方針, 綜合治理覆冰對輸電線路的影響和危害。論文論文從高壓輸電線路的特點(diǎn)，重點(diǎn)對影響線路安全的主要因素尤其是冰雪災(zāi)害影響特點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出輸電線路設(shè)計(jì)和日常維護(hù)措施，防患于未然，保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。關(guān)鍵詞：高壓輸電線路；冰雪；設(shè)計(jì)；維護(hù)From the snow disaster on the design of high voltagetransmission lines and maintenanceAbstract: The high voltage transmission lines to ensure the

3、normal and stable operation is animportant part of people's livelihood, one of the Spring Festival of 2008 swept theSouth China provinces of serious snow disaster to the country and the people ofthe great loss, but also to maintenance of high voltage lines, this comparisonhigh-tech engineering p

4、roblems into public focus. To ensure the safety ofhigh-voltage transmission lines and reliable operation, high voltage transmissionlines should be special characteristics of the operation failure of the controltechniques and Cuoshi, integrating the Shiji need to develop the appropriatetechnical regu

5、lations and standards, Y an Zhi Yu-site for the Jiance and monitoringequipment. To achieve line of specialized, standardized management. Failure toreduce and prevent lines running to raise the level of safe operation. Prevent snowand ice disasters on the impact of high voltage transmission lines, tr

6、ansmissio nlines should be accurately understand the weather conditions by region, in thedesign, construction and operation and maintenance measures taken against thesame time, through theoretical analysis and experimental research, to "avoid, anti,financial, reform, anti-"approach, compre

7、hensive icing on the transmission lineeffects and hazards. Papers focus on the safety of main factors affecting line,particularly in 2008 years, there's snow disaster characteristics were analyzed,propose transmission line design and routine maintenance measures, preventivemeasures, for your ref

8、erence reference.Key words: high voltage transmission line; snow and ice; design; maintenance目 錄第一章 引言1第二章 高壓輸電線路的特點(diǎn)與存在的問題1第三章 冰雪災(zāi)害對高壓輸電線路損害特點(diǎn)2第四章 高壓輸電線路事故的原因分析2第五章 高壓輸電線路應(yīng)對冰雪災(zāi)害的措施25.1優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高規(guī)劃設(shè)計(jì)水平25.2提高高壓輸電線路事故預(yù)防和檢修能力35.3加強(qiáng)高壓線路日常維護(hù)工作4第六章 結(jié)束語4參考文獻(xiàn) 5致謝 6第一章 引言2008年初我國南方部分地區(qū)先后出現(xiàn)歷史罕見的強(qiáng)降溫和持續(xù)雨雪冰凍天氣，持續(xù)的低溫

9、、雨雪、冰凍極端天氣給貴州、湖南、江西、安徽等16個(gè)?。▍^(qū)、市）的生產(chǎn)生活帶來了嚴(yán)重影響，電力輸電線結(jié)冰嚴(yán)重，出現(xiàn)輸配電線路大面積壓斷。由于線路覆冰大大超過規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，造成電網(wǎng)設(shè)施大量損毀，在短時(shí)間內(nèi)倒塔、斷線事故集中發(fā)生，電網(wǎng)設(shè)施遭到嚴(yán)重破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)冰雪災(zāi)害造成貴州500kV 電網(wǎng)基本癱瘓，華中、華東電網(wǎng)幾十條500kV 線路倒塔、倒桿、解列和停運(yùn)，最大電力缺口接近4000萬kW ，全國因?yàn)?zāi)停運(yùn)線路共35968條，停運(yùn)變電站1731座，110500kV線路倒塔8868基。停電給鐵路、交通運(yùn)輸造成嚴(yán)重影響，給國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活帶來巨大損失。由于自然環(huán)境的惡化，全球氣候進(jìn)入災(zāi)害事件多發(fā)期

10、，極端氣候天氣的頻繁發(fā)生給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)，亟待從災(zāi)害事件中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，研究對策，提高電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害的能力。第二章 高壓輸電線路的特點(diǎn)與存在的問題與現(xiàn)有的低壓、普壓輸電線路相比，高壓交流輸電線路具有以下特點(diǎn)：（1）安全運(yùn)行的可靠性要求高。因高壓交流輸電線路的輸送容量大，往往是主要的電源點(diǎn)和負(fù)荷中心的能源輸送線路，在電網(wǎng)中的地位非常重要，一旦出現(xiàn)安全事故對經(jīng)濟(jì)影響非常大。（2）線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)高。高壓交流輸電線路桿塔高、絕緣子串長、絕緣子片數(shù)多、噸位大，出現(xiàn)倒塌事故后不僅修復(fù)難度大，對備品備件的準(zhǔn)備工作要求也非常高。（3）線路的運(yùn)行參數(shù)高。高壓線路的額定電壓都比較高，使帶電體周圍的

11、電場強(qiáng)度較高。（4）線路長、沿線地理環(huán)境復(fù)雜，高壓線路經(jīng)常穿越高山峽谷，交通運(yùn)輸?shù)睦щy較多，維修工作量大。第三章 冰雪災(zāi)害對高壓輸電線路損害特點(diǎn)一般來講，覆冰對電網(wǎng)線路的破壞有四種：（1）第一種是少量的覆冰，它在導(dǎo)線上這種圓截面的覆冰不是均勻地包在上面，它可能形成一個(gè)橢圓或者形成其他形狀，在大氣當(dāng)中構(gòu)成了一個(gè)迎風(fēng)面，當(dāng)風(fēng)的角度和冰的迎風(fēng)面角度合適的時(shí)候?qū)Ь€就會舞動(dòng)。（2）第二種情況就是閃絡(luò)。覆冰造成的閃絡(luò)類似于污閃，閃絡(luò)并沒有破壞輸電線路結(jié)構(gòu)，但大大地縮小了絕緣子的放電爬距，絕緣子串的絕緣大大降低，而且閃絡(luò)發(fā)生后由于覆冰情況并沒有消除，造成輸電線路自動(dòng)重合閘的失敗。（3）第三種情況是接地短路。

12、由于電纜因覆冰導(dǎo)致重量大大增加，弧垂因負(fù)荷過重導(dǎo)致接地短路。（4）第四種也是最普遍的，由于垂直負(fù)載過重，把結(jié)構(gòu)整個(gè)壓垮。已經(jīng)覆冰的線路, 前后耐張段規(guī)律檔距相差大, 本身存在不平衡張力, 再加上大檔距覆冰不一樣, 造成耐張桿有一側(cè)拉線松弛, 如未及時(shí)進(jìn)行調(diào)整拉線和保桿工作, 引起斷線時(shí)沖擊荷載造成倒桿并導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，甚至造成整條線路的垮塌。山地丘陵、海拔較高、線路高差較大的地區(qū)，覆冰情況嚴(yán)重，倒塔比例較高。第四章 高壓輸電線路事故的原因分析（1）高壓輸電線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低。電網(wǎng)遭受破壞的直接原因是，罕見的持續(xù)低溫陰雨雪(凍雨 和冰凍天氣使得輸電線路的覆冰厚度超過了設(shè)計(jì)的厚度，致使電網(wǎng)耐張塔承受壓

13、力過大而倒塌。我國南方地區(qū)在建設(shè)電網(wǎng)時(shí)對耐張塔設(shè)計(jì)的承受覆冰厚度約為1020mm，在我國的北方地區(qū)設(shè)計(jì)的覆冰厚度約為30mm 。而在這次雨雪災(zāi)害中，貴州、江西等省的部分線路覆冰高達(dá)5060mm。在我國北方地區(qū)之所以沒有出現(xiàn)電網(wǎng)倒塔的，不僅有設(shè)計(jì)的覆冰厚度大，還有北方天氣干冷，輸電線路很少凝冰，只是有附著積雪，不會出現(xiàn)大量掛冰。此外輸電線路在抗覆冰、抗風(fēng)、防污閃、防舞動(dòng)等方面存在都設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高的情況。（2）高壓電路桿塔高度增加后，相應(yīng)的防雷防覆冰技術(shù)未及時(shí)解決。現(xiàn)在因大氣環(huán)境使線路的污穢問題更加突出，對絕緣元件提出了更高的可靠性要求，高壓交流輸電線路桿塔的高度和寬度均較超高壓輸電線路增加很多，線

14、路遭雷擊的概率也會增加較多，同時(shí)又還有高壓交流線路桿塔高度增加較多，而空氣中液水含量隨高度的增加而升高，使得單位時(shí)間內(nèi)向?qū)Ь€輸送的過冷卻水滴增多，覆冰就更嚴(yán)重。另外，特高壓線路導(dǎo)線分裂根數(shù)的增加，單相導(dǎo)線重量本身就大，各分裂導(dǎo)線之間的距離較小，也將使線路覆冰更為嚴(yán)重，目前500kV 鐵塔高4050m，重5t ，特高壓鐵塔則高達(dá)70m ，重10t ，相當(dāng)一幢2030層的高樓，過江鐵塔高140m ，每個(gè)鐵塔重70t 鋼材，強(qiáng)度大、承載重、安全系數(shù)要求特別高；其次，500kV 線路分3相，每相4分列，即4根導(dǎo)線，一條線路共12根導(dǎo)線，1000kV 特高壓線路是8分列，一條線路共24根導(dǎo)線，且電壓越高

15、，塔距越長，承載拉力更大，應(yīng)對覆冰的要求更加嚴(yán)苛。（3）線路維護(hù)單位事故預(yù)計(jì)和準(zhǔn)備工作不足造成事故影響擴(kuò)大。電網(wǎng)企業(yè)對氣象預(yù)報(bào)收資不準(zhǔn)確, 當(dāng)氣溫變冷時(shí), 未及時(shí)進(jìn)行預(yù)先防范, 未預(yù)先準(zhǔn)備必要的備品備件、設(shè)備材料，事故前對惡劣氣候下輸電線路運(yùn)行工作認(rèn)識和困難估計(jì)不足，事故來臨時(shí)手忙腳亂、措手不及，區(qū)間調(diào)度也凸顯了混亂被動(dòng)的局面。第五章 高壓輸電線路應(yīng)對冰雪災(zāi)害的措施5.1優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高規(guī)劃設(shè)計(jì)水平（1）提高電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段要進(jìn)行廣泛的調(diào)查研究，確定福建農(nóng)林大學(xué)成教學(xué)院?？飘厴I(yè)論文 正確的抗御覆冰災(zāi)害的標(biāo)準(zhǔn)。國家電網(wǎng)公司 2008 年 3 月 1 日宣布，將調(diào)整電網(wǎng)設(shè)計(jì)、 建

16、設(shè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 以提高電網(wǎng)大范圍抗冰能力。 根據(jù)國家電網(wǎng)公司公布的相關(guān)調(diào)整方案： 35330kV 電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)由 15 年一遇提高到 30 年一遇，500kV 電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)由 30 年 一遇提高到 50 年一遇，750kV 電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) 50 年一遇，正在建設(shè)特高壓工程災(zāi)防標(biāo)準(zhǔn) 100 年一遇的要求。 （2）科學(xué)設(shè)計(jì)高壓輸電線路走向。輸電線路路徑宜避開高山風(fēng)口和林區(qū)。在冬季， 高山風(fēng)口由于地理位置特殊，氣溫更低，風(fēng)也較大，更易在導(dǎo)線上形成積冰，覆冰厚度 較通常地段相對來說要厚得多，因此是輸電線路的薄弱地帶。在南方林區(qū)，由于樹木增 長很快，有時(shí)線路巡線員沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在有些樹木覆冰或積雪時(shí)，樹木

17、承受不住所受 重量時(shí)，就會倒向輸電線路，給線路運(yùn)行造成嚴(yán)重的事故，容易造成大面積倒塔(桿斷 線。 （3）采用防止電網(wǎng)覆冰的技術(shù)措施。現(xiàn)有的技術(shù)包括熱力融冰技術(shù)、過電流融冰 技術(shù)、短路融冰技術(shù)等。短路融冰技術(shù)包括不帶負(fù)荷的三相短路融冰技術(shù)、導(dǎo)線對導(dǎo)線 兩相短路融冰技術(shù)、導(dǎo)線對地線單相短路融冰技術(shù)，以及傳統(tǒng)的帶負(fù)荷融冰技術(shù)、利用 介質(zhì)損耗除冰技術(shù)、 利用短路電磁力除冰技術(shù)等。 2008 年底南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司在桂 林網(wǎng)區(qū)安裝了國內(nèi)研發(fā)的第一套基于集裝箱結(jié)構(gòu)的直流融冰裝置，該裝置的工作原理是 利用直流短路電流在導(dǎo)線電阻中產(chǎn)生熱量，從而使覆冰融化。具體操作方法是，首先將 待融冰線路末端三相短路，然后

18、從變電站變壓器低壓側(cè) 35kV 或 10kV 取電源，經(jīng)整流 裝置輸出直流電流，并調(diào)節(jié)裝置，獲得線路所需的融冰電流。具有均衡融冰、長期大角 度大電流運(yùn)行功能，能夠安全、快捷融冰，經(jīng)估算，可使 150km 長的輸電線路在 1h 左 右融化 10mm 厚覆冰。 該套裝置的投運(yùn)有助于給高壓輸電線路防范冰雪災(zāi)害提供寶貴的 經(jīng)驗(yàn)。 5.2 提高高壓輸電線路事故預(yù)防和檢修能力 提高高壓輸電線路事故預(yù)防和檢修能力 （1） 持續(xù)低溫天氣發(fā)生后,應(yīng)加強(qiáng)對氣象預(yù)報(bào)資料的收集,提前做好預(yù)控措施,有針對 性的進(jìn)行特殊巡視,一旦發(fā)現(xiàn)線路有覆冰現(xiàn)象,必須立即采取有效的措施除冰,必要時(shí)應(yīng)申 請對線路進(jìn)行停電除冰； （2）加

19、強(qiáng)對運(yùn)行和檢修人員的技能培訓(xùn),及時(shí)在惡劣天氣來臨前對輸電線路的隱患 和缺陷進(jìn)行全面的消缺工作,積極了解和學(xué)習(xí)科學(xué)、先進(jìn)的除冰方法和工藝,購置必要的 機(jī)械除冰裝置或工具； （3）對重點(diǎn)覆冰地區(qū)線段,在災(zāi)害擴(kuò)大之前是對輸電線路的貓頭塔型頸部薄弱點(diǎn)進(jìn) 行補(bǔ)強(qiáng)工作,并應(yīng)提前做好拆除架空地線施工方案,拆除覆冰嚴(yán)重地段的架空地線,避免線 路發(fā)生碰線短路的情況； （4） 在覆冰相對嚴(yán)重的情況下,應(yīng)對特殊地段的桿塔(特別是大檔距有不平衡張力的 耐張桿提前作好保桿、保線措施; （5）應(yīng)作好對所轄線路覆冰資料的收集,建立準(zhǔn)確、詳細(xì)的覆冰記錄,確保在災(zāi)害發(fā) 生時(shí),能夠準(zhǔn)確出擊、有效處置。經(jīng)實(shí)踐證明不能滿足重冰區(qū)要求

20、的桿塔型號、導(dǎo)線排列 -3- 福建農(nóng)林大學(xué)成教學(xué)院?？飘厴I(yè)論文 方式應(yīng)有計(jì)劃地逐步進(jìn)行改造或更換； （6）加強(qiáng)運(yùn)行人員培訓(xùn),提高對覆冰線路巡視的經(jīng)驗(yàn),特別要求對桿塔、拉線、對地 距離、竹樹障礙等的重點(diǎn)檢查,防患于未然。 5.3 加強(qiáng)高壓線路日常維護(hù)工作 （1）采取科學(xué)的運(yùn)行管理模式。目前高壓輸電線路的運(yùn)行維護(hù)管理模式共有三種： 條條為主的集中管理方式、塊塊為主的分散管理方式、條相結(jié)合的復(fù)合管理方式。三種 運(yùn)行管理方式各有利弊，集中管理方式的優(yōu)點(diǎn)是重點(diǎn)突出，便于班組、車間的管理，便 于設(shè)備運(yùn)行狀況的分析、掌握，缺點(diǎn)是路途往返消耗時(shí)間過多，運(yùn)行成本增大，工作效 率低，事故反應(yīng)速度較慢。分散運(yùn)行管理

21、方式的優(yōu)點(diǎn)是工作效率較高，車輛使用率大大 提高，設(shè)備缺陷能較快得以消除，缺點(diǎn)是不便于班組設(shè)備臺帳的建立，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)測 試的開展， 在設(shè)備管理上顯得較混亂。 復(fù)合管理模式則結(jié)合了以上兩種管理方式的優(yōu)點(diǎn)， 通過近幾年的實(shí)踐證明符合當(dāng)今電力體制改革的需要。 （2）加強(qiáng)線路的巡視工作。線路巡線員在巡視高壓輸電線路時(shí)要仔細(xì)觀察電力線 路可能存在的問題：如拉線位置，鋼線卡螺栓的松緊，拉線的檢查，導(dǎo)線絕緣子的完好， 線路通道內(nèi)樹木的生長高度等，這樣也可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題，對所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí) 的處理，避免倒塔、倒桿及斷線事故的發(fā)生。目前輸電線路的巡視方式主要有： 定期巡視：其目的在于經(jīng)常掌握線路各部件運(yùn)行

22、狀況及沿線情況，一般要求每月 巡視一次。 特殊巡視：是在氣候劇烈變化（地震、河水泛濫等）線路過負(fù)荷和其它特殊情況 時(shí)，對全線、某段或某些部件進(jìn)行巡視，以發(fā)現(xiàn)線路的異?，F(xiàn)象及部件的變形損壞。 夜間巡視：是為了檢查導(dǎo)線連接器的發(fā)熱或絕緣子污穢放電情況。為保證夜間巡 視的準(zhǔn)確性，一般安排在夜間 20 點(diǎn)至 23 點(diǎn)高峰負(fù)荷期或每年的陰雨季節(jié)夜間進(jìn)行。 故障巡視：是為了查明線路發(fā)生故障接地跳閘的原因，找出故障點(diǎn)并查明故障情 況。 為了杜絕漏查巡視項(xiàng)目現(xiàn)象的發(fā)生， 還應(yīng)該根據(jù)巡視項(xiàng)目制作巡視表格和巡視筆錄， 在巡視中根據(jù)筆錄中的巡視項(xiàng)目逐項(xiàng)檢查，現(xiàn)場記錄，這樣就有效地杜絕了漏查巡視項(xiàng) 目、事后寫回憶錄、

23、錯(cuò)記桿號或漏記缺陷等問題，這就如同施工中采用的“七二一卡” 對施工過程進(jìn)行控制一樣。同時(shí)還應(yīng)該增加領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督巡視的力度，重點(diǎn)包括檢查筆錄的 現(xiàn)場填寫，使巡視過程得到更有效控制，使因巡視質(zhì)量造成的事故率降為零。 第六章 結(jié)束語 高電壓輸電線路在我國能源輸送系統(tǒng)中占有巨大的比例，發(fā)揮著越來越重要的作 用，從技術(shù)上說高電壓輸電技術(shù)在全世界已經(jīng)發(fā)展了上百年，基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)已經(jīng)非常成 熟和完善，但冰雪災(zāi)害對高壓輸電線路短時(shí)間大規(guī)模的破壞也暴露了其在設(shè)計(jì)和維護(hù)方 面的種種不科學(xué)不合理的地方，使公眾對其安全穩(wěn)定性給予了高度的關(guān)注。如何把已建 和在建的高壓輸電線路設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行和維護(hù)好，使之發(fā)揮更大的社會經(jīng)濟(jì)效益，是 -4- 福建農(nóng)林大學(xué)成教學(xué)院?？飘厴I(yè)論文 擺在我們面前的重大課題。本論文根據(jù)對高電壓技術(shù)的熟悉和對高壓輸電安全性的關(guān) 注，結(jié)合 2008 年我國大范圍冰雪災(zāi)害對高壓輸電線路破壞的分析總結(jié)撰寫了本文，旨 在吸取教訓(xùn)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、未雨綢繆，從高電壓輸電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)方面為從事輸電線 路管理的領(lǐng)導(dǎo)和同行們提供一些建議，