從冰雪災害談高壓輸電線路的設計方案與維護

PAGE從冰雪災害談高壓輸電線路的設計和維護摘要：高壓輸電線路的正常穩(wěn)定運行有關國計民生，不容忽視。2008年冬季席卷中國南方各省市的嚴重冰雪災害給國家和人民帶來的重大的損失,也使高壓線路的維護保養(yǎng)這個比較高技術含量的工程技術問題成為公眾的關注焦點.為保證高壓輸電線路的安全可靠運行，應針對高壓輸電線路的特點,研究運行故障的防治技術及措施，結合現(xiàn)場實際需要,制訂相應的技術規(guī)程和標準,研制適用于現(xiàn)場的檢測和監(jiān)測設備。實現(xiàn)線路的專業(yè)化、標準化管理.減少和防范線路運行故障,提高安全運行水平。防范冰雪災害對高壓輸電線路的影響，應準確把握輸電線路所經(jīng)地區(qū)的氣象狀況，在設計、施工和運行維護上采取針對措施，同時通過理論分析和試驗研究,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,重點對影響線路安全的主要因素尤其是冰雪災害影響特點進行了分析，提出輸電線路設計和日常維護措施，防患于未然,保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行。關鍵詞：高壓輸電線路；冰雪；設計；維護FromthesnowdisasteronthedesignofhighvoltagetransmissionlinesandmaintenanceAbstract:Thehighvoltagetransmissionlinestoensurethenormalandstableoperationisanimportantpartofpeople’slivelihood,oneoftheSpringFestivalof2008swepttheSouthChinaprovincesofserioussnowdisastertothecountryandthepeopleofthegreatloss,butalsotomaintenanceofhighvoltagelines，thiscomparisonhigh—techengineeringproblemsintopublicfocus。Toensurethesafetyofhigh-voltagetransmissionlinesandreliableoperation，highvoltagetransmissionlinesshouldbespecialcharacteristicsoftheoperationfailureofthecontroltechniquesandCuoshi,integratingtheShijineedtodeveloptheappropriatetechnicalregulationsandstandards，YanZhiYu—sitefortheJianceandmonitoringequipment。Toachievelineofspecialized，standardizedmanagement.Failuretoreduceandpreventlinesrunningtoraisethelevelofsafeoperation.Preventsnowandicedisastersontheimpactofhighvoltagetransmissionlines,transmissionlinesshouldbeaccuratelyunderstandtheweatherconditionsbyregion,inthedesign,constructionandoperationandmaintenancemeasurestakenagainstthesametime，throughtheoreticalanalysisandexperimentalresearch，to"avoid,anti，financial,reform，anti—”approach，comprehensiveicingonthetransmissionlineeffectsandhazards.Papersfocusonthesafetyofmainfactorsaffectingline,particularlyin2008years,there'ssnowdisastercharacteristicswereanalyzed,proposetransmissionlinedesignandroutinemaintenancemeasures，preventivemeasures,foryourreferencereference.Keywords:highvoltagetransmissionline;snowandice;design；maintenance目錄第一章引言…………………1第二章高壓輸電線路的特點與存在的問題………………1

第三章冰雪災害對高壓輸電線路損害特點………………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對冰雪災害的措施………………25.1優(yōu)化設計，提高規(guī)劃設計水平……………………25。2提高高壓輸電線路事故預防和檢修能力…………35。3加強高壓線路日常維護工作………4第六章結束語………………4參考文獻……………………5致謝…………………………61-第一章引言2008年初我國南方部分地區(qū)先后出現(xiàn)歷史罕見的強降溫和持續(xù)雨雪冰凍天氣,持續(xù)的低溫、雨雪、冰凍極端天氣給貴州、湖南、江西、安徽等16個省(區(qū)、市）的生產(chǎn)生活帶來了嚴重影響，電力輸電線結冰嚴重，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)定的設計標準，造成電網(wǎng)設施大量損毀，在短時間內倒塔、斷線事故集中發(fā)生，電網(wǎng)設施遭到嚴重破壞。據(jù)統(tǒng)計冰雪災害造成貴州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，最大電力缺口接近4000萬kW，全國因災停運線路共35968條,停運變電站1731座,110～500kV線路倒塔8868基.停電給鐵路、交通運輸造成嚴重影響，給國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活帶來巨大損失。由于自然環(huán)境的惡化，全球氣候進入災害事件多發(fā)期，極端氣候天氣的頻繁發(fā)生給電網(wǎng)的安全運行帶來新的挑戰(zhàn)，亟待從災害事件中總結經(jīng)驗和教訓，研究對策，提高電網(wǎng)抵御自然災害的能力。第二章高壓輸電線路的特點與存在的問題與現(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:（1）安全運行的可靠性要求高。因高壓交流輸電線路的輸送容量大，往往是主要的電源點和負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)濟影響非常大.(2）線路的結構參數(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難度大，對備品備件的準備工作要求也非常高。(3）線路的運行參數(shù)高。高壓線路的額定電壓都比較高，使帶電體周圍的電場強度較高。（4）線路長、沿線地理環(huán)境復雜，高壓線路經(jīng)常穿越高山峽谷，交通運輸?shù)睦щy較多，維修工作量大。第三章冰雪災害對高壓輸電線路損害特點一般來講,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，它可能形成一個橢圓或者形成其他形狀，在大氣當中構成了一個迎風面，當風的角度和冰的迎風面角度合適的時候導線就會舞動。(2）第二種情況就是閃絡.覆冰造成的閃絡類似于污閃，閃絡并沒有破壞輸電線路結構，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，而且閃絡發(fā)生后由于覆冰情況并沒有消除，造成輸電線路自動重合閘的失敗。（3）第三種情況是接地短路.由于電纜因覆冰導致重量大大增加，弧垂因負荷過重導致接地短路.（4）第四種也是最普遍的,由于垂直負載過重，把結構整個壓垮。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，造成耐張桿有一側拉線松弛，如未及時進行調整拉線和保桿工作，引起斷線時沖擊荷載造成倒桿并導致連鎖反應，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）高壓輸電線路設計標準偏低。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計的厚度，致使電網(wǎng)耐張塔承受壓力過大而倒塌。我國南方地區(qū)在建設電網(wǎng)時對耐張塔設計的承受覆冰厚度約為10~20mm，在我國的北方地區(qū)設計的覆冰厚度約為30mm。而在這次雨雪災害中，貴州、江西等省的部分線路覆冰高達50～60mm。在我國北方地區(qū)之所以沒有出現(xiàn)電網(wǎng)倒塔的，不僅有設計的覆冰厚度大，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、防污閃、防舞動等方面存在都設計標準不高的情況。（2）高壓電路桿塔高度增加后,相應的防雷防覆冰技術未及時解決.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，線路遭雷擊的概率也會增加較多,同時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，使得單位時間內向導線輸送的過冷卻水滴增多,覆冰就更嚴重。另外，特高壓線路導線分裂根數(shù)的增加,單相導線重量本身就大,各分裂導線之間的距離較小，也將使線路覆冰更為嚴重,目前500kV鐵塔高40～50m，重5t，特高壓鐵塔則高達70m，重10t，相當一幢20～30層的高樓,過江鐵塔高140m，每個鐵塔重70t鋼材,強度大、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根導線，一條線路共12根導線，1000kV特高壓線路是8分列，一條線路共24根導線，且電壓越高,塔距越長，承載拉力更大，應對覆冰的要求更加嚴苛。(3)線路維護單位事故預計和準備工作不足造成事故影響擴大.電網(wǎng)企業(yè)對氣象預報收資不準確，當氣溫變冷時,未及時進行預先防范，未預先準備必要的備品備件、設備材料，事故前對惡劣氣候下輸電線路運行工作認識和困難估計不足，事故來臨時手忙腳亂、措手不及，區(qū)間調度也凸顯了混亂被動的局面。第五章高壓輸電線路應對冰雪災害的措施5。1優(yōu)化設計，提高規(guī)劃設計水平（1）提高電網(wǎng)規(guī)劃設計標準。在電網(wǎng)規(guī)劃設計階段要進行廣泛的調查研究，確定正確的抗御覆冰災害的標準。國家電網(wǎng)公司2008年3月1日宣布,將調整電網(wǎng)設計、建設的企業(yè)標準，以提高電網(wǎng)大范圍抗冰能力。根據(jù)國家電網(wǎng)公司公布的相關調整方案：35～330kV電網(wǎng)設防標準由15年一遇提高到30年一遇，500kV電網(wǎng)設防標準由30年一遇提高到50年一遇，750kV電網(wǎng)設防標準50年一遇，正在建設特高壓工程災防標準100年一遇的要求。（2)科學設計高壓輸電線路走向。輸電線路路徑宜避開高山風口和林區(qū)。在冬季，高山風口由于地理位置特殊,氣溫更低，風也較大,更易在導線上形成積冰，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，有時線路巡線員沒能及時發(fā)現(xiàn)，在有些樹木覆冰或積雪時，樹木承受不住所受重量時，就會倒向輸電線路,給線路運行造成嚴重的事故,容易造成大面積倒塔（桿）斷線。(3)采用防止電網(wǎng)覆冰的技術措施?，F(xiàn)有的技術包括熱力融冰技術、過電流融冰技術、短路融冰技術等。短路融冰技術包括不帶負荷的三相短路融冰技術、導線對導線兩相短路融冰技術、導線對地線單相短路融冰技術，以及傳統(tǒng)的帶負荷融冰技術、利用介質損耗除冰技術、利用短路電磁力除冰技術等.2008年底南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司在桂林網(wǎng)區(qū)安裝了國內研發(fā)的第一套基于集裝箱結構的直流融冰裝置，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,然后從變電站變壓器低壓側35kV或10kV取電源，經(jīng)整流裝置輸出直流電流，并調節(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。該套裝置的投運有助于給高壓輸電線路防范冰雪災害提供寶貴的經(jīng)驗.5。2提高高壓輸電線路事故預防和檢修能力（1)持續(xù)低溫天氣發(fā)生后,應加強對氣象預報資料的收集，提前做好預控措施,有針對性的進行特殊巡視，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,必要時應申請對線路進行停電除冰；(2)加強對運行和檢修人員的技能培訓，及時在惡劣天氣來臨前對輸電線路的隱患和缺陷進行全面的消缺工作，積極了解和學習科學、先進的除冰方法和工藝,購置必要的機械除冰裝置或工具;（3）對重點覆冰地區(qū)線段,在災害擴大之前是對輸電線路的貓頭塔型頸部薄弱點進行補強工作,并應提前做好拆除架空地線施工方案，拆除覆冰嚴重地段的架空地線，避免線路發(fā)生碰線短路的情況；（4）在覆冰相對嚴重的情況下，應對特殊地段的桿塔（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）應作好對所轄線路覆冰資料的收集,建立準確、詳細的覆冰記錄,確保在災害發(fā)生時，能夠準確出擊、有效處置。經(jīng)實踐證明不能滿足重冰區(qū)要求的桿塔型號、導線排列方式應有計劃地逐步進行改造或更換；（6）加強運行人員培訓,提高對覆冰線路巡視的經(jīng)驗,特別要求對桿塔、拉線、對地距離、竹樹障礙等的重點檢查，防患于未然。5。3加強高壓線路日常維護工作（1）采取科學的運行管理模式.目前高壓輸電線路的運行維護管理模式共有三種：條條為主的集中管理方式、塊塊為主的分散管理方式、條相結合的復合管理方式。三種運行管理方式各有利弊，集中管理方式的優(yōu)點是重點突出，便于班組、車間的管理，便于設備運行狀況的分析、掌握,缺點是路途往返消耗時間過多，運行成本增大，工作效率低，事故反應速度較慢。分散運行管理方式的優(yōu)點是工作效率較高,車輛使用率大大提高，設備缺陷能較快得以消除，缺點是不便于班組設備臺帳的建立，各項技術指標測試的開展，在設備管理上顯得較混亂。復合管理模式則結合了以上兩種管理方式的優(yōu)點，通過近幾年的實踐證明符合當今電力體制改革的需要。（2）加強線路的巡視工作.線路巡線員在巡視高壓輸電線路時要仔細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，導線絕緣子的完好，線路通道內樹木的生長高度等，這樣也可以及時地發(fā)現(xiàn)問題，對所發(fā)現(xiàn)的問題進行及時的處理,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：①定期巡視:其目的在于經(jīng)常掌握線路各部件運行狀況及沿線情況，一般要求每月巡視一次。②特殊巡視:是在氣候劇烈變化（地震、河水泛濫等）線路過負荷和其它特殊情況時，對全線、某段或某些部件進行巡視，以發(fā)現(xiàn)線路的異?，F(xiàn)象及部件的變形損壞。③夜間巡視:是為了檢查導線連接器的發(fā)熱或絕緣子污穢放電情況.為保證夜間巡視的準確性,一般安排在夜間20點至23點高峰負荷期或每年的陰雨季節(jié)夜間進行.④故障巡視：是為了查明線路發(fā)生故障接地跳閘的原因,找出故障點并查明故障情況。為了杜絕漏查巡視項目現(xiàn)象的發(fā)生,還應該根據(jù)巡視項目制作巡視表格和巡視筆錄，在巡視中根據(jù)筆錄中的巡視項目逐項檢查，現(xiàn)場記錄,這樣就有效地杜絕了漏查巡視項目、事后寫回憶錄、錯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”對施工過程進行控制一樣。同時還應該增加領導監(jiān)督巡視的力度，重點包括檢查筆錄的現(xiàn)場填寫，使巡視過程得到更有效控制，使因巡視質量造成的事故率降為零.第六章結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,從技術上說高電壓輸電技術在全世界已經(jīng)發(fā)展了上百年，基礎理論基礎已經(jīng)非常成熟和完善,但冰雪災害對高壓輸電線路短時間大規(guī)模的破壞也暴露了其在設計和維護方面的種種不科學不合理的地方，使公眾對其安全穩(wěn)定性給予了高度的關注。如何把已建和在建的高壓輸電線路設計、安裝、運行和維護好,使之發(fā)揮更大的社會經(jīng)濟效益，是擺在我們面前的重大課題.本論文根據(jù)對高