冰害對輸電線路運行安全影響及防治措施

摘 要：輸電線路覆蓋范圍很廣，尤其是超、特高壓輸電線路的重要通道設(shè)置了多條線路，由于它的距離很長，線路周圍的自然環(huán)境、地理環(huán)境又十分復(fù)雜，因此電網(wǎng)運行常常會受到惡劣自然條件的影響。本文立足于高壓輸電線路跳閘率以及常見運行故障，對冰害故障形式以及主要特征進行了分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出了有效防治措施。

關(guān)鍵詞：冰害；輸電線路；安全；防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.164

輸電線路覆蓋范圍廣，輸送距離長，尤其是超、特高壓線路更是如此。輸電線路距離長，沿線自然環(huán)境以及地理環(huán)境條件十分復(fù)雜，因此更容易遭遇惡劣自然條件的襲擊。需要特別指出來的是，某些重要輸電通常設(shè)置的超、特高壓線路較多，因此當(dāng)出現(xiàn)極端惡劣的天氣條件時，多回線路掉閘的可能性很大。

1 冰害故障特征

首先從冰閃機理入手展開分析。當(dāng)處于輕覆冰條件時，絕緣子閃絡(luò)在冰污條件下形成，它會受到絕緣子表面冰污導(dǎo)電性能的影響，如果冰閃出現(xiàn)于融冰期間，那么放電電弧軌跡會緊貼絕緣子表面進行。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于很多線路表面有污穢，因此當(dāng)線路表面覆冰時，冷卻水的電導(dǎo)率會受到自然環(huán)境的影響，事實上，對冰閃特性具有影響作用的污穢是線路表面污穢與覆冰共同作用的結(jié)果。處于冰層中的導(dǎo)電離子移動軌跡沿表面進行，因而最大的離子濃度存在于冰表面，當(dāng)處于融冰階段時就容易出現(xiàn)電導(dǎo)率很高的水膜，這樣，冰閃電壓則會降低。與污閃機理相比，輕覆冰時的冰閃機理極其相似，為了預(yù)防輕覆冰閃絡(luò)的出現(xiàn)，可以通過增加爬電距離和清掃線路污穢兩種手段來進行，適當(dāng)增加絕緣子數(shù)量和長度，出現(xiàn)雨雪天氣時及時清掃。當(dāng)處于重覆冰條件時，絕緣子閃絡(luò)會受到冰凌銜接度以及冰柱形狀的影響，放電電弧軌跡會沿著冰柱表面進行。通常，線路所在區(qū)域的海拔越高，覆冰也會越厚，覆冰厚度主要受低溫天氣持續(xù)時間的影響。通過間插傘徑不同的絕緣子、V型串和倒V串布置、增大雙聯(lián)串間距等措施來提升絕緣子冰閃電壓。試驗也研究，出現(xiàn)不同程度提高的閃絡(luò)電壓比例約為50%。

偏心覆冰的出現(xiàn)使導(dǎo)線截面特征出現(xiàn)變動，因而會在風(fēng)力作用下出現(xiàn)導(dǎo)線舞動的現(xiàn)象。試驗發(fā)現(xiàn)，覆冰厚度與覆冰導(dǎo)線發(fā)生舞動的最低閾值之間呈負相關(guān)性，即厚度越大，最低閾值越低，出現(xiàn)導(dǎo)線舞動的可能性越大。有時覆冰線路的冰層厚度雖然并不大，可是由于冰層厚度不均衡，當(dāng)風(fēng)向、風(fēng)速、線路、偏心覆冰等因素滿足一定的條件時，也會出現(xiàn)導(dǎo)線舞動現(xiàn)象。

2 預(yù)防措施

2.1 建立運維大數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)

將冰區(qū)數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)以及運行數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，并以數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)建立輸電線路全域數(shù)據(jù)系統(tǒng)。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律以及特征，構(gòu)建不同類型的故障分析模型，以便制定行之有效的極端氣候防災(zāi)措施以及應(yīng)急搶修方案。

2.2 研發(fā)自動化檢測裝置和機械化檢修設(shè)備

隨著輸電線路距離的增加以及電壓等級的升高，輸電線路的檢測、監(jiān)控、維修技術(shù)必須朝著智能化、自動化方向發(fā)展。

從輸電線路狀態(tài)檢測來分析，可以通過巡檢平臺以及在線監(jiān)測來提升感知輸電線路狀態(tài)的能力，并與計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及信息技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建起智能輸電網(wǎng)絡(luò)體系。在線監(jiān)測技術(shù)常用于輸電線路狀態(tài)感知領(lǐng)域，當(dāng)前開展的在線監(jiān)測項目種類已經(jīng)達到11類?？墒窃趯嵺`中，監(jiān)測裝置時常會出現(xiàn)故障，大多是由電子器件以及電源引起，因此未來應(yīng)該著手研發(fā)性能良好、使用周期長、狀態(tài)穩(wěn)定的新型在線監(jiān)測設(shè)備。從巡檢平臺角度來分析，應(yīng)該著力研發(fā)無人機巡檢技術(shù)，并加以應(yīng)用，無人機配備了紫外成像儀、可見光檢測儀、紅外成像儀等新型設(shè)備，可以很好地滿足線路巡視要求。最新的無人機巡檢系統(tǒng)遙控距離已經(jīng)超過了30千米，包括GPS 自主線路導(dǎo)航控制、飛行穩(wěn)定控制、線路桿塔自動跟蹤等在內(nèi)的飛行控制功能已經(jīng)全部實現(xiàn)，可見無人機巡檢技術(shù)正在朝著全自動的方向飛速發(fā)展。從檢修裝備來看，直升機與絕緣斗臂車在發(fā)達國家的線路檢修中得到了很好的應(yīng)用，這主要因為該作業(yè)平臺具有較高的安全性、操作便捷。我國接下來應(yīng)該在500 kV 交直流輸電線路檢修中應(yīng)用絕緣斗臂車，在特高壓交直流輸電檢修中加大直升機的應(yīng)用。

2.3 研究多種監(jiān)測方式相結(jié)合的一體化監(jiān)測系統(tǒng)

由于山區(qū)、凍土區(qū)以及高原區(qū)的氣候條件比較極端，極容易出現(xiàn)自然災(zāi)害，因而電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測方法的應(yīng)用限制條件很多?？梢詫πl(wèi)星廣域遙感遙測技術(shù)展開深入研究，以便對線路動態(tài)進行全天候動態(tài)監(jiān)測。有了衛(wèi)星遙感技術(shù)，即使在極端惡劣的自然條件下也能廣域監(jiān)測輸電線路走廊的地理環(huán)境、線路故障等，如監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害、監(jiān)測走廊山火等，有了準(zhǔn)確有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)，才能更好地完成故障搶修工作。由于一些重要輸電通道集中了很多超、特高壓輸電線路，因此有必要將多種監(jiān)測方法結(jié)合在一起，建立起立體化監(jiān)測系統(tǒng)。

2.4 構(gòu)建輸電線路一體化運維體系

建立起輸電線路一體化運維體系，該體系包括感知監(jiān)測系統(tǒng)、故障分析系統(tǒng)、檢修運維系統(tǒng)三部分組成。為了更好地感知和監(jiān)測線路狀態(tài)，建立起由直升機、無人機、智能機器人組成的巡檢系統(tǒng)、包括各種儀器與設(shè)備的檢測系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)以及基于衛(wèi)星遙感遙測技術(shù)的廣域感知與監(jiān)測系統(tǒng)組成的地空立體化系統(tǒng)。為了更好地分析線路運行狀態(tài)，并及時對故障做出預(yù)警，應(yīng)利用故障分析模型，建立起線路故障辨別與預(yù)警系統(tǒng)。最后，關(guān)于線路的檢修以及維護方面，應(yīng)研發(fā)智能化、自動化故障辨別設(shè)備，這樣才能準(zhǔn)確辨別出線路故障，并及時進行維修。

3 結(jié)語

綜上所述，冰害對輸電線路的安全造成嚴(yán)重的影響，應(yīng)該從感知監(jiān)測、狀態(tài)分析、檢修維護三方面入手，并結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，建立一個高效、自動、智能的運維體系。

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作者簡介：楊舟（1994-），男，湖南益陽人，本科，研究方向：電氣工程及其自動化輸電線路方向。