從冰雪災(zāi)害談高壓輸電線路的設(shè)計(jì)方案與維護(hù)

PAGE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(duì)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(duì)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(duì)措施，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(duì)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(duì)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)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(diǎn)與存在的問題………………1

第三章冰雪災(zāi)害對(duì)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(duì)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…………………………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(qiáng)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(gè)省(區(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,110～500kV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，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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)高壓輸電線路損害特點(diǎn)一般來講,覆冰對(duì)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(huì)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.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)耐張塔承受壓力過大而倒塌。我國南方地區(qū)在建設(shè)電網(wǎng)時(shí)對(duì)耐張塔設(shè)計(jì)的承受覆冰厚度約為10~20mm，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)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(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(huì)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(duì)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(huì)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40～50m，重5t，特高壓鐵塔則高達(dá)70m，重10t，相當(dāng)一幢20～30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,塔距越長，承載拉力更大，應(yīng)對(duì)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(duì)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(duì)惡劣氣候下輸電線路運(yùn)行工作認(rèn)識(shí)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(duì)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：35～330kV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(duì)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)，樹木承受不住所受重量時(shí)，就會(huì)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?，F(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(duì)導(dǎo)線兩相短路融冰技術(shù)、導(dǎo)線對(duì)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（1)持續(xù)低溫天氣發(fā)生后,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)氣象預(yù)報(bào)資料的收集，提前做好預(yù)控措施,有針對(duì)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(qǐng)對(duì)線路進(jìn)行停電除冰；(2)加強(qiáng)對(duì)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(duì)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(duì)重點(diǎn)覆冰地區(qū)線段,在災(zāi)害擴(kuò)大之前是對(duì)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(duì)嚴(yán)重的情況下，應(yīng)對(duì)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(duì)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)要求的桿塔型號(hào)、導(dǎo)線排列方式應(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(duì)覆冰線路巡視的經(jīng)驗(yàn),特別要求對(duì)桿塔、拉線、對(duì)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(tái)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(duì)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：①定期巡視:其目的在于經(jīng)常掌握線路各部件運(yùn)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(fù)荷和其它特殊情況時(shí)，對(duì)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。③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.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(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、錯(cuò)記桿號(hào)或漏記缺陷等問題,這就如同施工中采用的“七二一卡”對(duì)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(duì)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(duì)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益，是擺在我們面前的重大課題.本論文根據(jù)對(duì)高