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高压输电线路抗覆冰技术研究

北极星电力网技术频道    作者:吴胜华   2012/4/12 11:36:24   

1 引言
大自然所带来的灾害往往是人们难以改变的,在冬季里,气温过低,若是持续的强雨雪,便会带给电网严重的损害,必然会影响到国民经济的正常运行和人们的日常生活。因此做为电力工作者需要深入了解线路覆冰的机理,从而能够做好线路的设计、施工以及维护等工作,减少线路的覆冰,避免自然灾害给国家、人民带来的损失与不便。
2 覆冰机理与危害
电网能否顺利运行和气象的变化有着重大的关系,尤其是对于一些容易出现自然灾害的地区,其电网的事故主要就是因为严重的覆冰引起的。引起送电线路覆冰的现象有多种,例如湿雪、冻雨覆冰和冻雾覆冰等,影响导线覆冰的主要气象因素有气温、空气湿度和风。一般来说最易覆冰的温度为- 8~0℃。若气温太低,比如在- 20~- 15℃或更低时,水滴将变成雪花而不易于形成覆冰。当有了足够冻结的温度后,覆冰的形成还必须有较高的空气湿度,一般要求空气湿度达到90%以上。如果是凝结在电线上,就使电线覆冰。这就是电线覆冰。线路覆冰是严重的灾害,其影响主要有:首先是线路负重过大。送电线路覆冰后,不但垂直荷载大,同时杆塔两侧电线的不均匀覆冰会产生一定的纵向张力差,使杆塔的受力情况比较严重且复杂,当出现罕见的暴雪冰载时将使杆塔产生破坏。其次是输电线路不均匀覆冰或不同时期脱冰、输电线路舞动、线路绝缘子冰闪等。
3 高压电网的抗覆冰技术
3.1 做好输电线路的覆冰预警系统
输电线路的覆冰预警系统是在采用导线张力测量、线路图像实时监视和小型气象站相结合的综合监测的基础上,率先引入气象因子“锋区位置”,构建了覆冰成灾模型和危害程度模型,实现了输电线路覆冰形成全过程的监测和预警,有效提高了线路覆冰情况预报的准确性。
在预警系统中根据不同程度的覆冰情况发出不同等级的预警信号,一般情况下根据信号灯的不同颜色代表不同程度的损害。例如某市的输电线路中的覆冰预警系统中分别设置了“红、橙、黄、蓝”四种等级的信号,他们的严重程度由高到低。其中红灯代表的是最为严重的覆冰程度,会导致线路断电、设备故障等现象。该市电力部门运用这个预警系统提前预测到输电线路的覆冰情况,根据不同的程度采取相应的手段进行防控。例如在轻微的覆冰现象即将出现时,即蓝色的信号闪现,此时电力部门可以及时的对覆冰进行控制,防止其发展为严重的覆冰程度,保证线路能够安全运行。这种方法改变了传统的人工巡视形式中时间长、效率低的缺点,运用科学的手段进行预测,提高了准确性,能够大大的减轻技术人员的工作量,并能将灾害控制在最小程度。输电线路覆冰预警系统可以利用摄相头传输气象数据,运用覆冰成灾模型等对数据进行精确分析,提高了预报的客观性和准确性。系统并已实现远程监控,将地区的容易覆冰线路设置监测点,各线路覆冰情况实时呈现在防灾减灾指挥系统的地理信息系统上。
3.2 提高新建电网设计标准
对于正在进行的施工和拟建项目,应该抓紧组织设计单位校核覆冰设计标准,对工程设计方案进行全面复核。对于新建线路来讲,需要严格按照国家电网公司的技术标准进行设计,采取优化线路路径、优化杆塔布置、加强杆塔结构、选用覆冰过载能力强的导地线等方法,保证线路具有较高的抗覆冰能力。
例如,在500 千伏天兰线的冰灾改造工程中,某省电力公司在全国首次采用了最新型的抗冰闪复合绝缘子材料,大大提高了绝缘子的抗冰闪能力。此外,根据电网灾后恢复重建规划方案,在冰灾电网的抢修和重建过程中,设计院按照提高抗冰能力的新标准进行技改,增强抵御严重自然灾害的能力。
3.3 加强对现有输电线路的改造
重建线路是一项耗费时间长、成本高的工程,而且一般抗冰灾的时间较为紧迫。因此我们应当树立优化互补的理念,分析导致电网塔倒塌的真正原因,通过局部增加加强型耐张塔、改造直线塔、更换导地线、更换金具等手段,消除短板,达到整体线路优化补强的目的,使运行线路的抗冰能力达到更高水平。
3.4 制定应急方案,及时处理灾害
在一些比较常出现覆冰灾害的山区地区,制定一定的处置雨雪灾害事件的方案。这种方案可以根据灾害的程度分为三个等级,首先是因为雨雪冰冻灾害引起的2条以上的110千伏的输电线路出现断线、倒塔的现象为最严重的程度;其次是省级电网出现输、变、配设施设备较大范围覆冰,重要输电线路断面覆冰达到设计标准的60%;电网设施设备损毁危及电气化铁路、政府机关、军事设施、交通等重要用户供电;因雨雪冰冻灾害导致个别地区电网大面积停电,减供负荷达事故前总负荷的20%及以上、40%以下的任一情况就进入预案最轻级III 级事件。电力部门就可以启动应急预案,确保人民群众生产生活安全。
4 结语
对于我国一些处于沿海地区,台风、暴雨、洪灾等自然灾害频频发生的地方,其电网的安全工作尤其重要。因此电力工作者应当在国家电监会、电网公司等的支持与领导下建立完善的防覆冰预警系统、应急管理措施以及危机处置的应急工作系统,提高全体员工的事业心和责任感,时刻情系祖国、情系祖国,做好各个环节的工作。另外还要加大科学技术的投入力度,深入研究实施差异化、精益化的规划设计和基建标准,加强自然灾害规律和大电网运行机理研究,组织实施科技防灾减灾计划,开展抗冰覆冰关键技术重大科技专项攻关。
参考文献:
[1]李庆先.高压输电线路抗覆冰技术分析[J].工程技术.2011(02)
[2]王一光.浅析输电线路施工的技术管理[J].机电信息.2011(18)
[3]陈要严.浅析输电线路跳闸原因及解决措施与建议[J].广东科技.2011(10)

来源:《城市建设理论研究》
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