輸電線路覆冰事故分析及應(yīng)對(duì)

輸電線路覆冰事故分析及應(yīng)對(duì)主講人：尹鵬第二部分：十年后的今天輸電線路覆冰事故分析及應(yīng)對(duì)第一部分：十年前的昨天第一部分：十年前的昨天二、2008年輸電線路覆冰事故分析及應(yīng)對(duì)一、2005年2005年

事故

華中地區(qū)出現(xiàn)罕見的雨雪冰凍天氣，湖南、湖北兩省的電力線路嚴(yán)重覆冰，造成了桿塔傾倒、導(dǎo)地線斷裂、大面積跳閘等一系列事故，嚴(yán)重危及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，此次大面積、長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的冰凍災(zāi)害導(dǎo)致18條500kV線路跳閘69次、4條500kV線路倒塔25基。其中，湖南500kV電網(wǎng)的受損情況尤為嚴(yán)重，共倒塔24基、變形3基，骨干網(wǎng)架長(zhǎng)時(shí)解列，五強(qiáng)溪、鳳灘、柘溪、凌津?yàn)┑戎髁λ姀S的送出受阻，造成了嚴(yán)重?fù)p失。2005年

分析關(guān)于覆冰厚度的判斷：事故區(qū)段的覆冰厚度明顯超過了15~20mm的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。湖南地區(qū)2005年以前發(fā)生的覆冰，大都在海拔400m以上，因此線路設(shè)計(jì)時(shí)，400m以下的地區(qū)按15mm覆冰考慮，400m以上地區(qū)按重冰區(qū)考慮，設(shè)計(jì)覆冰不小于20mm。（1）在海拔150~400m山區(qū)，地形相對(duì)高聳和突出的地方，覆冰較重，標(biāo)準(zhǔn)冰厚為20~28mm；（2）在海拔400~600m山區(qū)，地形相對(duì)高聳和突出的地方，覆冰嚴(yán)重，標(biāo)準(zhǔn)冰厚為40~45mm。關(guān)于覆冰重現(xiàn)期的判斷：遠(yuǎn)超過當(dāng)時(shí)500kV線路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的30年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。還未發(fā)生過、尚屬首次、是罕見的、是沒有先例的2005年

應(yīng)對(duì)對(duì)事故線路：提高一個(gè)冰厚等級(jí)重新改建。對(duì)非事故線路對(duì)地形起伏較大、相對(duì)高聳、突出、暴露，或山區(qū)風(fēng)道、埡口、抬升氣流的迎風(fēng)坡，且線路鄰檔間高差明顯或檔距相差較大，同時(shí)根據(jù)運(yùn)行情況為易覆冰、覆冰明顯偏大或鄰檔覆冰相差較大等確認(rèn)存在微地形條件的局部區(qū)段，宜參照事故塔的改造方案，適當(dāng)予以加強(qiáng)；對(duì)較長(zhǎng)的耐張段，宜在耐張段中間適當(dāng)位置設(shè)立耐張塔或加強(qiáng)型直線塔（按20mm冰厚設(shè)計(jì)），避免由于倒塔引起連鎖破壞。第一部分：十年前的昨天一、2005年輸電線路覆冰事故分析及應(yīng)對(duì)二、2008年2008年

事故自2008年1月10日以來，我國華中、華東、西南大部分地區(qū)相繼出現(xiàn)了持續(xù)的大范圍災(zāi)害性冰雪天氣，此次雨雪冰凍天氣過程影響范圍大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、涉及面廣、危害程度大。據(jù)國家氣象臺(tái)報(bào)告，本次冰雪災(zāi)害是從1949年有氣象資料以來最嚴(yán)重的覆冰災(zāi)害，給這些地區(qū)的交通、電力、通信和人民生活帶來嚴(yán)重影響。由于輸電線路覆冰嚴(yán)重，已經(jīng)導(dǎo)致多條主干輸電線路鐵塔、導(dǎo)線、絕緣子、金具等遭到不同程度的損害。2008年

分析形成導(dǎo)線覆冰：一般要具備相應(yīng)的氣候條件，即要具有可以凍結(jié)水滴的氣溫及導(dǎo)線表面溫度（氣溫一般為0～-5℃），又要具有較大的濕度（空氣相對(duì)濕度一般在85％以上）和合適的風(fēng)速，以使水滴與導(dǎo)線發(fā)生碰撞，從而被導(dǎo)線捕獲（風(fēng)速一般為1～10m/s），此外還要形成逆溫層。導(dǎo)線覆冰按其凍結(jié)性質(zhì)分為雨凇（凍雨）、霧凇、混合凍結(jié)、覆雪四種。其中雨凇覆冰是最嚴(yán)重的一種覆冰形式，對(duì)電網(wǎng)危害最大。2008年

分析桿塔過載以400mm2導(dǎo)線為例覆冰厚度10mm15mm20mm30mm50mm垂直荷重100％130％160％240％450％水平荷重100％120％480％620％900％縱向荷重100％120％180％320％660％2008年

分析塔材耗量和造價(jià)以500kV400mm2導(dǎo)線為例項(xiàng)目覆冰厚度塔材耗量造價(jià)10mm1.01.0*15mm1.151.120mm2.21.830mm3.62.650mm6.84.8*10mm冰區(qū)線路單位靜態(tài)投資約150萬元/km2008年

氣象重現(xiàn)期

當(dāng)時(shí)規(guī)程規(guī)定，根據(jù)送電線路的設(shè)計(jì)氣象條件、沿線的氣象資料和附近已有線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按以下重現(xiàn)期確定：330kV及以下送電線路重現(xiàn)期按15年一遇設(shè)計(jì)500kV送電線路重現(xiàn)期按30年一遇設(shè)計(jì)750kV送電線路重現(xiàn)期按50年一遇設(shè)計(jì)1000kV交流特高壓線路和±800kV直流特高壓線路氣象條件重現(xiàn)期按100年一遇設(shè)計(jì)。2008年

覆冰資料由于覆冰成因的復(fù)雜性，統(tǒng)計(jì)數(shù)值很難確定，氣象臺(tái)站大多沒有觀冰資料。即便少量氣象臺(tái)站擁有觀冰資料，由于距離和地形等因素，折算成導(dǎo)線覆冰的準(zhǔn)確性也大打折扣。當(dāng)時(shí)，華中地區(qū)多采用10～15mm覆冰設(shè)計(jì)，個(gè)別線段設(shè)計(jì)覆冰厚度采用了20～50mm。華東地區(qū)覆冰厚度一般采用10mm設(shè)計(jì)，沿海地區(qū)覆冰厚度采用5mm或無覆冰，浙江個(gè)別山區(qū)覆冰厚度采用15mm。2008年

應(yīng)對(duì)氣象部門應(yīng)把覆冰現(xiàn)象作為重要因素納入氣象臺(tái)站日常的觀測(cè)內(nèi)容。三年內(nèi)連續(xù)兩次大的覆冰過程，顛覆了以前的認(rèn)知，說明氣候的變化速度已經(jīng)超出了人們的預(yù)想，需要?dú)庀蟛块T從宏觀的層面上研究其變化規(guī)律，為各行各業(yè)的設(shè)計(jì)提供決策依據(jù)。電力部門應(yīng)在覆冰較重地區(qū)及輸電走廊集中地區(qū)設(shè)立冰風(fēng)觀測(cè)站。導(dǎo)線覆冰種類、形狀、大小、密度、導(dǎo)線每米冰重、冰重增長(zhǎng)率；導(dǎo)線覆冰相關(guān)氣象要素（干、濕球氣溫，相對(duì)濕度，氣壓，水汽壓，降水量，風(fēng)速風(fēng)向，雪深，天氣現(xiàn)象）和導(dǎo)線覆冰量、冰雪導(dǎo)電率等。修訂規(guī)程規(guī)范：提出了中冰區(qū)設(shè)計(jì)理念，加強(qiáng)了微地形微氣象地區(qū)的差異化設(shè)計(jì)。2008年

規(guī)程的修訂提高地線支架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。垂直荷載較線路設(shè)計(jì)冰厚提高5～10mm；耐張塔縱向荷載按斷地線考慮，直線塔縱向荷載取最大使用張力的70％。10～20mm覆冰作為中冰區(qū)設(shè)計(jì)，增加其設(shè)計(jì)條件。對(duì)于中冰區(qū)，直線塔導(dǎo)地線同時(shí)考慮縱向不平衡張力。20mm冰區(qū)導(dǎo)線考慮20％、地線30％縱向張力差，15mm冰區(qū)直線塔導(dǎo)線增加15％、地線增加25％縱向張力差，10mm冰區(qū)相應(yīng)考慮導(dǎo)線10%、地線20％張力差。平丘線路每隔5~6基設(shè)置一基抗串倒鐵塔，防止鐵塔覆冰串倒?？s小線路檔距，且盡量使檔距均勻，對(duì)于大檔距提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高抗冰能力。重要交叉跨越提高鐵塔的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加強(qiáng)。對(duì)于兩條線路平行走線的地段，至少考慮1條戰(zhàn)略性保證線路，提高一條線路的設(shè)計(jì)冰厚，采用差異化設(shè)計(jì)。2008年

另外2005年事故后，湖南省電力公司提高了覆冰設(shè)計(jì)厚度對(duì)事故塔進(jìn)行了改造，對(duì)處于益陽、婁底的部分線路的鐵塔考慮了縱向不平衡張力（導(dǎo)線不小于15%、地線不小于20%）進(jìn)行了改造。經(jīng)過調(diào)查、了解，此次覆冰災(zāi)害中，已經(jīng)運(yùn)行的500kV線路，改造后的區(qū)段尚未發(fā)生倒塔情況。2005年的改造措施是正確和有效的，避免了更大范圍事故的發(fā)生。防冰措施提高設(shè)計(jì)冰厚：同時(shí)也提高了330kV、500kV線路的設(shè)計(jì)氣象重現(xiàn)期。微地形區(qū)段的線路進(jìn)行重點(diǎn)復(fù)核：對(duì)相對(duì)高聳、突出、暴露，或山區(qū)風(fēng)道、埡口、抬升氣流的迎風(fēng)坡，較易覆冰等微地形區(qū)段的線路進(jìn)行重點(diǎn)復(fù)核。建設(shè)觀冰站點(diǎn)：分省分地區(qū)逐步制定冰區(qū)分布圖。在線監(jiān)測(cè)與融冰相結(jié)合：智能電網(wǎng)建設(shè)全面展開。主動(dòng)融冰。17第二部分：十年后的今天二、2019年輸電線路覆冰事故分析及應(yīng)對(duì)一、2017年2017年

事故在建佑寧～杏園Ⅱ回330千伏線路。青海省海東市互助縣，線路路徑長(zhǎng)34.3公里，沿線海拔高度2100～3100米，設(shè)計(jì)氣象條件：基本風(fēng)速25米/秒，覆冰10毫米；導(dǎo)線：4×400/35高導(dǎo)電率鋼芯鋁絞線，地線：一根OPGW-120光纜，另一根GJ-100。2017年4月11日3基鐵塔因覆冰發(fā)生倒塔情況。4234#塔頭下曲臂以上發(fā)生損壞4235#鐵塔自根部倒塌破壞4236#鐵塔自腿部以上破壞2017年

事故帶電運(yùn)行的330千伏杏園～中莊牽I回線路（簡(jiǎn)稱杏莊牽I回線）。該線路與在建的佑寧～杏園Ⅱ回線路平行，兩條線路間距50米，于2013年10月開工建設(shè)，2014年12月投入運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好。杏莊牽I回47#中相線夾處導(dǎo)線斷1根，兩線頭在47#大小號(hào)側(cè)20米處。杏莊牽I回10日覆冰杏莊牽I回11日9時(shí)覆冰2017年

分析覆冰重現(xiàn)期超設(shè)計(jì)規(guī)范。通過走訪當(dāng)?shù)鼐用瘢瑩?jù)一些年齡較大的居民反映，當(dāng)?shù)?0多年來未發(fā)生如此嚴(yán)重的大雪、大霧天氣，由此可見本次極端天氣出現(xiàn)的概率已經(jīng)達(dá)到50年一遇，《110-750kV架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定330千伏線路的重現(xiàn)期是30年一遇，本次極端天氣下的覆冰重現(xiàn)期已超設(shè)計(jì)規(guī)范。電線覆冰厚度超過設(shè)計(jì)值。從地形分析，此處東面是水磨溝水系，西面是紅崖子溝水系，為一南北走向山梁、東西向的分水嶺；紅崖子溝和水磨溝均有一些溝谷通向鳳臺(tái)嶺方向，從而形成一個(gè)小的氣流通道。河谷來的氣流順溝、山坡而上，受山體抬升影響，在山梁迎風(fēng)坡和梁頂聚集交匯，容易產(chǎn)生連續(xù)的霧雪天氣，導(dǎo)致此處具有明顯的微地形特征。初步分析本次覆冰主要是微地形、微氣候引起的霧凇和濕雪混合淞。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的1米長(zhǎng)的冰樣稱重及長(zhǎng)短徑的測(cè)量，依據(jù)規(guī)程進(jìn)行冰厚換算，根據(jù)不同長(zhǎng)短徑，換算出的標(biāo)準(zhǔn)冰厚從10～15毫米不等。2017年

分析覆冰情況下桿塔的縱向不平衡張力差異。

杏莊牽I回線先期建設(shè)，發(fā)生事故段地形相對(duì)較為平坦，共5檔線，檔距分別為592、456、368、296、268米，檔距較小，也較為均勻；在建杏園Ⅱ回線設(shè)計(jì)階段經(jīng)過計(jì)算機(jī)優(yōu)化排位，發(fā)生事故段共4檔線，檔距分別為600、475、620、207米，檔距要更大，均勻程度相對(duì)較差。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)事故情況看，4236#桿塔向大號(hào)側(cè)屈服倒塌，4235#及4234#桿塔看不出明顯的傾倒方向，推斷是導(dǎo)線不均勻覆冰，或者導(dǎo)線覆冰后不均勻脫冰導(dǎo)致桿塔所受的縱向張力差超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致4236#桿塔傾倒，然后波及4235#及4234#桿塔。2017年

分析桿塔使用強(qiáng)度裕度較小。杏莊牽I回線45#、46#、47#、48#塔呼高分別為30、37、39、39米；在建杏園Ⅱ回線4234#、4235#、4236#塔呼高分別為50、40、36米。經(jīng)計(jì)算分析在建杏園Ⅱ回線鐵塔的實(shí)際使用水平、垂直檔距較杏莊牽Ⅰ回線大，且因地形受限同區(qū)段較杏莊牽Ⅰ回線少1基鐵塔。檔距利用率大，桿塔強(qiáng)度的儲(chǔ)備相對(duì)較小，桿塔高度也較杏莊牽Ⅰ回線要高，抗倒能力相對(duì)要弱。2017年

分析導(dǎo)線發(fā)熱造成覆冰厚度存在差異。因事故發(fā)生時(shí)，杏園Ⅱ回線屬在建工程，杏莊牽Ⅰ回線處于帶電運(yùn)行狀態(tài)，由于電流通過導(dǎo)線發(fā)熱，覆冰厚度相對(duì)在建杏園Ⅱ回線來說要輕一些。通過計(jì)算，按照夜間輸送功率30%，環(huán)境溫度-2℃考慮，正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線表面溫度約4℃，高于0℃。電線高度對(duì)覆冰厚度的影響。佑寧-杏園Ⅱ回線路較杏莊牽Ⅰ回線路檔距要大，桿塔高度要高，電線的平均高度相應(yīng)也要高，在相同的區(qū)域及氣候條件下，覆冰隨電線高度升高也更為嚴(yán)重。2017年

應(yīng)對(duì)確定線路4232#～4238#段2.9公里范圍內(nèi)按照原路徑開展冰區(qū)改造設(shè)計(jì)方案。將塔位4232#～4238#段設(shè)計(jì)覆冰厚度由10毫米提高到15毫米或20毫米。在原塔位的基礎(chǔ)上增加鐵塔和直線塔改為耐張塔，采取適當(dāng)縮小檔距，整體加強(qiáng)抗冰能力。更換為JL(GD)/G1A-400/50導(dǎo)線。第一部分：十年后的今天一、2017年輸電線路覆冰事故分析及應(yīng)對(duì)二、2019年2019年

事故2018年12月入冬以來，浙江省出現(xiàn)歷史罕見陰雨寡照天氣。全省平均降雨日數(shù)49天，為1951年以來同期最多，全省平均降雨量310毫米，居1951年以來第3多；全省平均累積日照時(shí)數(shù)僅138小時(shí)，為1951年以來同期最少，大部分地區(qū)無日照天數(shù)破歷史紀(jì)錄。2019年2月8日起，為保障低溫雨雪天氣下全省電力正常供應(yīng)，浙江公司設(shè)備部統(tǒng)一安排省電科院、各地市公司開始覆冰值班工作，2月11日9時(shí)30分，省電科院值班人員發(fā)現(xiàn)500kV鳳巖5832線69#覆冰監(jiān)測(cè)裝置拉力增幅達(dá)到251%。紹興公司現(xiàn)場(chǎng)觀冰發(fā)現(xiàn)鳳巖5832線導(dǎo)線覆冰嚴(yán)重，經(jīng)設(shè)計(jì)單位計(jì)算，拉力增幅表明導(dǎo)線覆冰厚度已達(dá)21.1mm，有發(fā)生冰害風(fēng)險(xiǎn)，建議啟動(dòng)線路融冰，該線路于當(dāng)日下午完成融冰作業(yè)，避免出現(xiàn)了冰害故障。2019年

事故

2019年2月10日至2019年2月20日，浙江省220kV及以上電壓等級(jí)架空線路累計(jì)跳閘7回。其中，±800kV線路跳閘1回、1000kV線路跳閘1回、500kV線路跳閘3回、220kV線路跳閘2回，兩回500kV線路（安仁5827線、安和5828線）出現(xiàn)桿塔本體受損故障。2019年遠(yuǎn)小于2008年冰災(zāi)受損情況。2019年冰災(zāi)受損線路故障類型中，因不均勻脫冰導(dǎo)致發(fā)生導(dǎo)線相間或?qū)У鼐€間故障占比最高，共4條線路，占全部受損線路57.14%。存在桿塔本體受損故障2條，占28.5%；地線掉線1條，占14.28%。2019年

事故

1000kV安蘭Ⅱ線故障跳閘（安蘭Ⅱ線起于1000kV浙江安吉站，止于1000kV浙江蘭江站，線路途經(jīng)浙江湖州、杭州、紹興、金華四市。故障桿塔為81#塔。）。根據(jù)故障測(cè)距及分布式定位裝置信息，完成74#-87#共14基桿塔地面巡查工作，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)安蘭Ⅱ線80#大號(hào)側(cè)280米左右第七個(gè)間隔棒附近，上相（C相）與中相（B相）導(dǎo)線表面有放電痕跡，導(dǎo)線無明顯損傷，不影響線路運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)天氣情況間隔棒附近B相導(dǎo)線放電痕跡2019年

分析

受強(qiáng)冷空氣影響，2月8日起，安蘭Ⅱ線故障區(qū)段所在的臨安山區(qū)持續(xù)低溫高濕天氣，鐵塔及導(dǎo)地線出現(xiàn)覆冰情況，氣溫自2月12日凌晨0點(diǎn)開始回升，至故障時(shí)刻12日13:10:00，氣溫已達(dá)1.5℃，判斷2月12日中午安蘭Ⅱ線導(dǎo)線上覆冰開始逐步脫落。故障點(diǎn)位于80#大號(hào)側(cè)280米左右第七個(gè)間隔棒附近，接近檔距中央位置（80#-81#檔距531米），判斷B、C相導(dǎo)線在覆冰融化脫冰的過程中，發(fā)生不均勻脫冰跳躍，造成導(dǎo)線跳躍幅度過大導(dǎo)致B、C相間距離不足而跳閘。安蘭Ⅱ線80#-81#導(dǎo)線脫落冰塊安蘭II線78#微氣象監(jiān)測(cè)裝置溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)2019年

事故

500kV瀝富5921線故障（500千伏瀝富5921線起于500kV河瀝變，止于500kV富陽變，為安徽、浙江杭州共管線路，故障桿塔為184#塔。）已采取的抗冰措施：加裝分布式故障定位裝置，易覆冰區(qū)段加裝覆冰、圖像、視頻在線監(jiān)測(cè)裝置等。183#大號(hào)側(cè)210米左右（第四個(gè)間隔棒附近），中相（B相）與下相（C相）導(dǎo)線表面有放電痕跡，導(dǎo)線無明顯損傷，不影響線路運(yùn)行。瀝富5921線184#B相導(dǎo)線放電痕跡2019年

分析覆冰拉力傳感裝置信息顯示：從2月8日起，故障區(qū)段為持續(xù)低溫高濕天氣，故障時(shí)段前拉力增幅達(dá)到118%，存在較嚴(yán)重覆冰，隨著環(huán)境溫度上升，C相導(dǎo)線綜合懸掛載荷值突然下降，表明導(dǎo)線正在經(jīng)歷脫冰過程。故障區(qū)段為大檔距、大高差線路，線路