張 宇

（江西省電力科學(xué)研究院，江西南昌 330009）

0 引言

覆冰是我國(guó)部分地區(qū)冬春季常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，但對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行常帶來(lái)負(fù)面的影響。近年來(lái)，由于冬春季的雨雪冰凍天氣，造成了江西電網(wǎng)輸變電設(shè)備不同程度的覆冰，進(jìn)而影響了設(shè)備的力學(xué)、電氣荷載或性能。在覆冰超過(guò)設(shè)備設(shè)計(jì)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，將導(dǎo)致設(shè)備故障停運(yùn)事件。為提出有針對(duì)性的電網(wǎng)防冰措施，改善設(shè)備在雨雪冰凍天氣下的運(yùn)行可靠性，本文分析了江西電網(wǎng)設(shè)備的典型冰害事件特點(diǎn)和已有的防冰措施效果，并提出了相關(guān)建議。

1 江西電網(wǎng)歷年主要冰害事件

江西電網(wǎng)的冰害事件與江西省凍雨日數(shù)年際變化趨勢(shì)相關(guān)。1998年以前，電網(wǎng)時(shí)常有局部嚴(yán)重覆冰或冰害事件發(fā)生。1999年至2007年9年間，基本未出現(xiàn)冰害事件，但到2008年出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，繼2008年江西電網(wǎng)大范圍冰災(zāi)后，之后連續(xù)幾年都有冰害事件發(fā)生。

1.1 2008年以前冰害事件

最早見(jiàn)于文獻(xiàn)的江西電網(wǎng)冰害出現(xiàn)在南昌梅嶺[1]，1972年2月上旬南昌地區(qū)出現(xiàn)罕見(jiàn)冰雪天氣，110 kV軍山-梅嶺送電線路157號(hào)鋼電桿和一條向電視臺(tái)供電線路的水泥桿均因重覆冰導(dǎo)致桿塔頭部折彎損毀，實(shí)測(cè)導(dǎo)線冰凌達(dá)250 mm。由于梅嶺東北面為鄱陽(yáng)湖，這一事件在文獻(xiàn)中列為水氣增大型微地形覆冰典型案例。

1985年12月，贛中地區(qū)出現(xiàn)較大面積的凍雨，造成全省歷史上罕見(jiàn)冰害，其中110 kV斗豐、仙豐線跨江段發(fā)生斷線[2]。

1996年2月17日，南昌地區(qū)贛江水面風(fēng)力達(dá)7～8級(jí)，并有凍雨夾雪，220 kV昌青線、昌梅線、昌盤(pán)線因?qū)Ь€舞動(dòng)發(fā)生跳閘。2月18日-23日，贛州供電公司經(jīng)歷了一次建局以來(lái)?yè)p失最大的冰凍災(zāi)害。多條線路因冰害故障停運(yùn)，110 kV寧瑞線3基桿塔橫擔(dān)彎曲，110 kV西大線6基桿倒桿，110 kV大巋線1基塔嚴(yán)重彎曲，多處斷線；大吉山變、鐵山垅變多油開(kāi)關(guān)套管覆冰閃絡(luò)。

1998年1月22日，南昌地區(qū)110 kV七桃線因覆冰導(dǎo)致地線對(duì)導(dǎo)線放電，當(dāng)日宜春地區(qū)110 kV袁津線因結(jié)冰毛竹被壓彎，倒向線路邊導(dǎo)線導(dǎo)致放電燒斷導(dǎo)線。

1999年至2007年，江西電網(wǎng)未出現(xiàn)明顯的冰害事件。

1.2 2008年雨雪冰凍災(zāi)害

2008年初，我國(guó)南方出現(xiàn)了大范圍雨雪冰凍天氣，江西電網(wǎng)遭受了有史以來(lái)最嚴(yán)重的雨雪冰凍災(zāi)害。110 kV及以上輸電線路累計(jì)跳閘404次，220 kV及以上變電站母線故障4次，500 kV線路倒塔116基；220 kV線路倒桿塔142基；110 kV線路倒桿塔513基。

1.3 2009年至今的冰害

2009年3月2日，500 kV咸夢(mèng)線跳閘，重合不成功，巡線發(fā)現(xiàn)靖安縣石境山235-239號(hào)段線路覆冰嚴(yán)重，其中236-237號(hào)地線滑動(dòng)弧垂降低，引起導(dǎo)線對(duì)地線放電。

2010年1月5日至6日，江西省北部32個(gè)縣市出現(xiàn)雪或雨夾雪天氣，南昌地區(qū)出現(xiàn)凍雨，4回500 kV線路、25回220 kV線路、5回110 kV線路、多回10 kV線路發(fā)生舞動(dòng)，造成220 kV線路跳閘12條次，500 kV南樂(lè)Ⅱ回線29號(hào)右相發(fā)生掉串。2010年1-2月，江西電網(wǎng)共出現(xiàn)9次輸電線路覆冰閃絡(luò)故障，均發(fā)生在500 kV線路上。

2011年1月20日，撫州地區(qū)220 kV溫松Ⅰ線跳閘，重合不成功。巡線發(fā)現(xiàn)35-36號(hào)段OPGW光纜有放電點(diǎn)。經(jīng)分析為線路覆冰嚴(yán)重后，發(fā)生脫冰跳躍，造成光纜對(duì)導(dǎo)線放電。當(dāng)天，宜春地區(qū)110 kV三株線跳閘，重合不成功，巡視發(fā)現(xiàn)66-67號(hào)嚴(yán)重覆冰導(dǎo)致地線滑移，弧垂下沉，導(dǎo)地線安全距離不足。

2012年1月27日500 kV文贛Ⅱ回線跳閘，重合閘不成功，經(jīng)分析為172號(hào)耐張塔C相跳線絕緣子發(fā)生冰閃放電。

2 江西電網(wǎng)輸變電設(shè)備典型冰害分析

2.1 重冰荷載

當(dāng)輸電線路的覆冰厚度超過(guò)設(shè)計(jì)覆冰厚度時(shí)，可能導(dǎo)致導(dǎo)、地線斷線、從壓接管脫出，也會(huì)使金具斷裂，或造成導(dǎo)地線弧垂過(guò)大，使得導(dǎo)線對(duì)地或?qū)У鼐€間隙距離不足而放電，甚至可能因短路電流而燒斷線。上述情況一旦導(dǎo)致斷線，將使桿塔所受不平衡張力劇增，最終可能導(dǎo)致桿塔損毀。

重冰荷載下，失效部位也可能開(kāi)始于桿塔本體，桿塔的部分塔材首先發(fā)生塑性形變，當(dāng)失效塔材超出一定數(shù)量和程度時(shí)，引起鐵塔塔頭、橫擔(dān)折斷或整體垮塌，或者拉線桿塔的拉線斷裂導(dǎo)致桿塔失穩(wěn)。

因重冰荷載引起的桿塔或?qū)?、地線損壞，對(duì)輸電線路和電網(wǎng)安全運(yùn)行影響最嚴(yán)重，因?yàn)闂U塔或?qū)У鼐€結(jié)構(gòu)遭到破壞后，將引起線路長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，特別是在山區(qū)覆冰段倒桿塔后，由于交通運(yùn)輸問(wèn)題，搶修恢復(fù)非常困難。嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)多基桿塔連續(xù)串倒。

2.2 導(dǎo)線舞動(dòng)

非圓截面構(gòu)件在風(fēng)激勵(lì)下所產(chǎn)生的自激振動(dòng)稱為馳振，輸電線路舞動(dòng)是對(duì)輸電線路導(dǎo)線馳振的特指。在冬季，當(dāng)水平方向的風(fēng)吹到因覆冰而變?yōu)榉菆A形狀的導(dǎo)線上而產(chǎn)生一定的空氣動(dòng)力，并會(huì)誘發(fā)導(dǎo)線產(chǎn)生一種低頻率（約0.1～3 Hz）、大振幅（可達(dá)10 m以上）的自激振動(dòng)。

一般來(lái)說(shuō)，舞動(dòng)的形成有兩個(gè)必要條件：一是不均勻覆冰，即導(dǎo)線表面附著新月形、扇形、D形等不規(guī)則覆冰，雨凇天氣條件下的覆冰最易使線路發(fā)生舞動(dòng)。二是風(fēng)的激勵(lì)。在導(dǎo)線覆冰情況下，線路發(fā)生舞動(dòng)的風(fēng)速通常在4～20 m/s。由于對(duì)導(dǎo)線起激振作用的是風(fēng)的垂直分量，因此引起舞動(dòng)的風(fēng)向與線路走向的夾角一般大于45°。處于地勢(shì)平坦開(kāi)闊地區(qū)、水面及風(fēng)口等地區(qū)的輸電線路，易產(chǎn)生舞動(dòng)。另外，在相同的環(huán)境、氣象條件下，分裂導(dǎo)線比單導(dǎo)線容易產(chǎn)生舞動(dòng)，大截面的導(dǎo)線比常規(guī)截面的導(dǎo)線易于產(chǎn)生舞動(dòng)。

線路舞動(dòng)的危害性遠(yuǎn)大于普通類(lèi)型的線路故障，一是引發(fā)的線路跳閘以相間故障為主，重合閘不啟動(dòng)，多造成線路停運(yùn)；二是舞動(dòng)易造成線路機(jī)械損傷，如金具損壞，甚至掉串、倒塔，搶修恢復(fù)困難，2008年至今江西電網(wǎng)因舞動(dòng)發(fā)生過(guò)500 kV線路掉串3次，220 kV線路掉串1次；三是舞動(dòng)具有范圍大、時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，尤其在南昌這樣電網(wǎng)相對(duì)密集，重要斷面較多的地區(qū)，一旦多條線路持續(xù)舞動(dòng)，頻繁跳閘，將對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成極大威脅。2010年1月5日14時(shí)至16時(shí)3個(gè)小時(shí)內(nèi)，南昌地區(qū)共發(fā)生9次220 kV線路跳閘，均造成線路故障停運(yùn)。

根據(jù)舞動(dòng)形成的原理和條件，發(fā)生舞動(dòng)的線路一般處于開(kāi)闊地帶，冬季有穩(wěn)定風(fēng)力作用，且出現(xiàn)形成凍雨等雨雪冰凍天氣。因此，鄱陽(yáng)湖平原的輸電線路是舞動(dòng)易發(fā)線路，又由于冬季風(fēng)向?yàn)槠憋L(fēng)，故其中東西走向的線路為易發(fā)舞動(dòng)的重點(diǎn)線路。而由于丘陵、山區(qū)地形起伏，氣流被擾亂，不能穩(wěn)定激勵(lì)覆冰導(dǎo)線，很少發(fā)生或沒(méi)有發(fā)生導(dǎo)線舞動(dòng)現(xiàn)象，如贛州、吉安、萍鄉(xiāng)，上饒等山地丘陵地區(qū)。

江西電網(wǎng)歷次所有輸電線路舞動(dòng)發(fā)生時(shí)間都在1月份。

2010年南昌地區(qū)12次舞動(dòng)跳閘中，有11次為相間故障，且故障點(diǎn)都發(fā)生在同塔雙回線路上（三相導(dǎo)線垂直排列）。這是由于三相導(dǎo)線垂直排列的線路在發(fā)生舞動(dòng)時(shí)，上、中或中、下導(dǎo)線舞動(dòng)不同步，更易造成相間距離不足而導(dǎo)致空氣擊穿放電。

2.3 外絕緣冰閃

試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)都表明，當(dāng)冰層處于結(jié)冰期，絕緣子串的冰閃電壓雖有一些下降，但一般并不會(huì)危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行[3]。但當(dāng)溫度升高開(kāi)始融冰時(shí)，絕緣子和冰棱表面將形成一層水膜，污穢物溶解于其中形成導(dǎo)電的通道，繼而產(chǎn)生局部電弧，而電弧的伸長(zhǎng)將導(dǎo)致總電阻的進(jìn)一步減少和電流的繼續(xù)增大，到一定程度時(shí)電弧貫通全串而閃絡(luò)。因此，可以認(rèn)為冰閃是一個(gè)由泄漏電流支持著局部電弧沿面逐步發(fā)展直至全串閃絡(luò)的放電過(guò)程[4]。重慶大學(xué)根據(jù)試驗(yàn)得出絕緣子融冰時(shí)的最低冰閃電壓只有干閃電壓的25%，濕閃電壓的45%[5]。

有時(shí)在外絕緣覆冰情況下，雖未直接導(dǎo)致故障，但可能引起局部放電明顯增強(qiáng)。2008年1月25日，在冰凍雨夾雪天氣下，九江地區(qū)220 kV妙智變高壓場(chǎng)地隔離開(kāi)關(guān)和懸式絕緣子大面積放電嚴(yán)重。晚間高壓場(chǎng)地象掛上了遍地的燈籠，巡視人員無(wú)法進(jìn)入。圖1為江西電網(wǎng)因冰閃引起線路故障典型現(xiàn)場(chǎng)照片。

圖1 2010年2月500 kV羅文Ⅱ回線絕緣子冰閃燒傷痕跡

江西電網(wǎng)共出現(xiàn)10次輸電線路冰閃故障（2008年初電網(wǎng)冰災(zāi)中雖出現(xiàn)大面積線路跳閘，但因倒塔斷線過(guò)多和搶修工作等原因，未逐次核查是否冰閃故障），均發(fā)生在500 kV線路上。沒(méi)有220 kV和110 kV線路冰閃跳閘的事件記錄。特別是2010年1月6日、1月8日、2月17日3天，江西電網(wǎng)集中發(fā)生8次500 kV線路冰閃故障，而其它電壓等級(jí)的線路未發(fā)生一起冰閃故障。

產(chǎn)生上述現(xiàn)象主要原因分析如下：在覆冰情況下，由于冰凌橋接空氣間隙，絕緣子冰閃電壓一般認(rèn)為和串長(zhǎng)有關(guān)，江西電網(wǎng)各電壓等級(jí)常用絕緣子串中（如表1所示），110 kV、220 kV絕緣子串的平均電壓梯度（運(yùn)行電壓除以串長(zhǎng)）明顯小于500 kV線路。

表1 江西電網(wǎng)各電壓等級(jí)常用絕緣子串平均電壓梯度

江西省電力公司從2005年開(kāi)始，出于防雷的需要將江西省內(nèi)大批220 kV線路絕緣子串從13片改造為15片，這項(xiàng)措施對(duì)防冰閃起到了積極的作用。

另外，所有發(fā)生冰閃的500 kV線路均為單回路，無(wú)同塔雙回路桿塔。這和同塔雙回路設(shè)計(jì)時(shí)因平衡高絕緣要求有關(guān)，500 kV同塔雙回路每串多采用31片或32片絕緣子，而500 kV單回路一般為每串28片絕緣子。單回路冰閃故障桿塔中耐張串未發(fā)生冰閃故障，原因?yàn)槟蛷埓^緣子數(shù)比懸垂串多，且耐張串的水平布置方式使冰凌難以橋接。

冰閃故障點(diǎn)均處于山區(qū)，大多故障桿塔周?chē)€有水庫(kù)、河流等水域，常年濕氣較重，在冬季寒冷季節(jié)，絕緣子表面容易覆冰。各次冰閃跳閘事件中，故障桿塔在b、c、d級(jí)污穢區(qū)分別為3次。江西省2011版污區(qū)分布圖中，b、c、d級(jí)污區(qū)分別占全省面積的77.5%、17.9%、4.2%，可見(jiàn)污區(qū)等級(jí)越重的地區(qū)冰閃概率越大。

10次冰閃事件都發(fā)生在1-2月份。有8次都發(fā)生在9時(shí)至14時(shí)的氣溫上升時(shí)段，且巡線人員觀察到線路正處于融冰狀態(tài)。

冰閃導(dǎo)致的故障停運(yùn)概率也較高，10次輸電線路冰閃故障中5次造成了故障停運(yùn)。變電站發(fā)生冰閃則可能造成母線故障，危害也非常大。

3 江西電網(wǎng)采取的防冰措施及效果

3.1 冰情觀測(cè)

2008年冰災(zāi)期間，江西省電力公司就下文要求各單位選取典型地區(qū)、地段進(jìn)行導(dǎo)線覆冰測(cè)量，收集了大量的覆冰資料，并繪制了2008年冰區(qū)分布圖。之后，每年冬季，各單位都加強(qiáng)了覆冰觀測(cè)記錄。2012年，江西省電力公司在安排了91個(gè)變電站覆冰觀測(cè)點(diǎn)和146個(gè)線路覆冰觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)的氣溫、風(fēng)力、導(dǎo)地線覆冰厚度等參數(shù)進(jìn)行了記錄。

冰情觀測(cè)與監(jiān)測(cè)的作用不僅限于冰情預(yù)警，更重要的是累積江西省覆冰的歷史資料。例如，對(duì)于輸電線路抗冰設(shè)計(jì)，電線覆冰厚度的選取是重要基礎(chǔ)參數(shù)，但由于覆冰氣象資料的缺乏，很多抗冰改造工程在選擇覆冰厚度時(shí)沒(méi)有長(zhǎng)期積累的歷史數(shù)據(jù)，更無(wú)法通過(guò)設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定的概率函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，大多憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上往往會(huì)導(dǎo)致偏差。

3.2 抗冰設(shè)計(jì)與改造

為提高電網(wǎng)抵御低溫雨雪冰凍災(zāi)害的能力，省公司按照國(guó)網(wǎng)公司電網(wǎng)抗冰差異化設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則，并結(jié)合江西實(shí)際情況制訂了防覆冰倒塔改造技術(shù)原則。

自2008年起，公司開(kāi)展了三年抗冰改造工作。主要內(nèi)容是對(duì)2008年發(fā)生倒塔斷線的線路區(qū)段進(jìn)行加強(qiáng)改造，以及對(duì)主干鐵路、高速公路的跨越段進(jìn)行獨(dú)立耐張段改造。三年共安排主網(wǎng)線路抗冰改造199回。通過(guò)三年抗冰改造，大大提高江西電網(wǎng)輸電線路的抗冰能力。

3.3 交直流融冰技術(shù)

贛州和南昌地區(qū)很早就已開(kāi)展了以110 kV線路為主的交流輸電線路融冰工作，其中贛州地區(qū)從1960年就開(kāi)始對(duì)幾條易覆冰的110 kV輸電線路進(jìn)行融冰，在變電站內(nèi)專(zhuān)門(mén)配置了10 kV融冰柜和融冰電纜，每年冬季形成常態(tài)融冰工作，并探索實(shí)踐了對(duì)架空地線進(jìn)行融冰的方法（早期贛州地區(qū)110 kV線路因載波電話需要，多采用絕緣地線，90年代后期新建線路不再使用絕緣地線）。1997年后至2007年，因贛州地區(qū)長(zhǎng)期沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重冰情，融冰工作停止。

2008年冰災(zāi)后，江西省電力公司組織各單位開(kāi)展了交流融冰的各項(xiàng)工作，包括交流融冰方案的編制和融冰用電纜等材料的配備。2008年底至2009年初，江西九江、贛東北、鷹潭、南昌供電公司分別以10 kV作為融冰電源電壓，進(jìn)行了110 kV線路的短路融冰試驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的導(dǎo)線溫升效果。2013年1月，吉安公司對(duì)覆冰嚴(yán)重的井岡山地區(qū)110 kV井廈線進(jìn)行了10 kV交流短路融冰，在不到半小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，三相導(dǎo)線覆冰全部融化。

2008年，中國(guó)電力科學(xué)研究院、江西省電力公司、株洲變流技術(shù)國(guó)家工程中心參與研制應(yīng)用500 kV夢(mèng)山變移動(dòng)式直流融冰研究，該裝置的整流方案采用IGBT脈沖整流加直流斬波調(diào)壓電路。額定交流輸入電壓36 kV，額定輸出功率20 MW，額定直流輸出電壓5 kV，額定輸出直流4 kA。需半掛式平板拖車(chē)四輛，包括箱體一起，尺寸為10×2.5×3.1 m。2011年1月27日，四臺(tái)車(chē)并聯(lián)運(yùn)行在500 kV夢(mèng)永Ⅰ回線路進(jìn)行融冰試驗(yàn)，導(dǎo)線溫升達(dá)15.8℃。

江西省電力公司2008年啟動(dòng)了220 kV輸電線路可移動(dòng)式直流融冰裝置的研究工作，該裝置的整流方式是晶閘管全控整流橋帶續(xù)流二極管，額定容量15 MW、輸出直流電流0～1 500 A連續(xù)可調(diào)，額定交流輸入電壓10 kV，額定空載輸出直流電壓13.5 kV，外形尺寸為9.1×2.5×2.9 m，重約12 t。該裝置目前放置在220 kV虎崗變，具備對(duì)80 km以內(nèi)220 kV線路融冰的能力，可滿足220kV虎崗變5條220kV出線的融冰需求。

根據(jù)近年來(lái)的江西電網(wǎng)交直流融冰研究與實(shí)踐，認(rèn)為目前公司的融冰工作仍存在如下問(wèn)題：

1）在大范圍冰災(zāi)下，電網(wǎng)融冰能力有限。線路融冰工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及氣候條件、電網(wǎng)運(yùn)行狀況、調(diào)度安排、融冰裝備配置、線路參數(shù)、電源點(diǎn)等問(wèn)題，目前已有融冰手段的應(yīng)對(duì)大范圍冰災(zāi)的能力仍顯不足。

2）移動(dòng)式直流融冰裝置還有待進(jìn)一步完善。目前配置的2套可移動(dòng)式直流融冰裝置都存在體積和重量較大的問(wèn)題：夢(mèng)山變移動(dòng)式融冰車(chē)體長(zhǎng)10 m，寬2.5 m，高3.1 m，共4臺(tái)。而變電站設(shè)計(jì)較為緊湊，進(jìn)站道路寬度也有限，移動(dòng)式融冰車(chē)的出入和布置均不方便，在平時(shí)不使用時(shí)還要有較大的專(zhuān)門(mén)擺放場(chǎng)地。出現(xiàn)冰災(zāi)時(shí)，道路交通不便，將給移動(dòng)式融冰裝置的運(yùn)輸帶來(lái)困難。

3）地線覆冰問(wèn)題還未較好地解決。由于地線（包括OPGW）逐基或隔幾基接地，不論是采用交流還是直流融冰，目前主要融導(dǎo)線上的覆冰，在很多情況下，導(dǎo)、地線同時(shí)覆冰后弧垂都增大，當(dāng)導(dǎo)線融冰后，弧垂恢復(fù)，結(jié)果可能導(dǎo)致導(dǎo)、地線距離不夠，或者導(dǎo)線脫冰后產(chǎn)生跳躍與地線相碰，發(fā)生放電。另外，冰災(zāi)中很多鐵塔塔頭扭曲或倒塔是因?yàn)榈鼐€覆冰過(guò)重或地線斷線的不平衡張力引起。

五年后，我大學(xué)畢業(yè)時(shí)，老馬還在寫(xiě)詩(shī)，已經(jīng)是個(gè)小有名氣的農(nóng)民詩(shī)人。雖然依舊在種地，但他有了一點(diǎn)難得的感悟：詩(shī)歌可能與稻草有關(guān)系，但一定和職業(yè)沒(méi)有關(guān)系。別人可以把愛(ài)詩(shī)和寫(xiě)詩(shī)的人當(dāng)成怪物，但詩(shī)人自己不能。

3.4 人工及機(jī)械除冰技術(shù)

2008年1月18日，為防止絕緣子冰閃，超高壓分公司對(duì)覆冰嚴(yán)重的500 kV文贛線絕緣子串進(jìn)行停電登塔除冰。1月24日、26日超高壓分公司分別對(duì)500 kV南昌變、進(jìn)賢變覆冰設(shè)備進(jìn)行除冰工作。采用的工具有木榔頭、木棍和高壓水泵。由于大部分設(shè)備位置較高，調(diào)用了3臺(tái)升降車(chē)進(jìn)行升高。

2010年，江西省電力公司統(tǒng)一配置了10套爆破除冰裝置，配置在超高壓、九江、撫州、萍鄉(xiāng)、贛州公司，并組織進(jìn)行了除冰培訓(xùn)。該裝置由震動(dòng)除冰裝置本體、射繩器系統(tǒng)、遙控引爆裝置等組成，除冰時(shí)通過(guò)射繩器將一次拉繩掛上地線，用牽引繩將震動(dòng)除冰裝置拉上地線，遙控?fù)舭l(fā)空包彈，空包彈產(chǎn)生的高壓氣體推動(dòng)活塞高速向上運(yùn)動(dòng)，活塞帶動(dòng)彈簧推動(dòng)破冰頭沖擊地線，產(chǎn)生沖擊波，進(jìn)行震動(dòng)除冰。

輸電線路登塔人工除冰方式效率較低，作用不大，且存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。變電站采用一般人工除冰方式無(wú)法清除干凈的隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭等部位，采用高壓水泵則花費(fèi)時(shí)間更長(zhǎng)，效果不佳。

爆破除冰較好地解決了融冰裝置難以處理的地線覆冰問(wèn)題，但主要限于局部嚴(yán)重覆冰地段，若需長(zhǎng)距離除冰，則人力和時(shí)間成本較大。由于方法需在地面將裝置拋射掛上導(dǎo)線，對(duì)于跨越山頭的大檔距線路，難以除去其檔距中部的覆冰。

3.5 防冰閃改造

針對(duì)2010年1-2月份發(fā)生的9次500 kV冰閃故障，江西省電力公司確定了大小傘插花改造的治理方案。改造方案采取“3+1”（3普通絕緣子與1片大盤(pán)徑空氣動(dòng)力型絕緣子組合）絕緣子插花方式，對(duì)于雙聯(lián)絕緣子由于上述方式將使兩串絕緣子之間間隙較小，故采用“5+1”方式。目前，已有300多基500 kV線路桿塔使用了防冰閃絕緣子串。

采取上述改造的絕緣子串在結(jié)構(gòu)上有利于阻礙覆冰橋接絕緣子，可有效地提高冰閃電壓。目前，江西電網(wǎng)采取防冰閃改造后的桿塔近兩年未發(fā)生過(guò)冰閃跳閘。相對(duì)于V串或倒V串防冰閃改造，插花改造更易實(shí)施。但據(jù)湖北超高壓公司統(tǒng)計(jì)，2008年冰災(zāi)事故中共發(fā)生4次500 kV交流線路閃絡(luò)，其中就有“3+1”和“5+1”插花串閃絡(luò)情況。分析在嚴(yán)重覆冰情況下，絕緣子串完全被冰包裹，插花方式阻斷融冰水形成泄漏通道的能力降低。因此，重冰區(qū)線路應(yīng)使絕緣子串具有足夠長(zhǎng)的干弧距離，或采用V串、倒V串等更有效的防冰閃措施[5]。

3.6 防舞動(dòng)治理

2008年南昌地區(qū)部分線路發(fā)生舞動(dòng)后，結(jié)合500 kV夢(mèng)永Ⅱ回線、500 kV南樂(lè)Ⅰ、Ⅱ回線抗冰改造工程對(duì)舞動(dòng)線路開(kāi)展了防舞治理，分別對(duì)此3條線路部分區(qū)段安裝雙擺防舞器。

2010年對(duì)4回500 kV線路、8回220 kV線路、4回110 kV線路進(jìn)行防舞改造。2011年完成了完成了17回220 kV輸電線路的防舞動(dòng)改造治理。500 kV線路采用雙擺防舞器、線夾回轉(zhuǎn)式雙擺防舞器、線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、動(dòng)力減振器等4種防舞金具。220 kV線路優(yōu)先采用相間間隔棒，在相間間隔棒校核不滿足導(dǎo)線荷載要求時(shí)，采用雙擺防舞器、線夾回轉(zhuǎn)式雙擺防舞器、動(dòng)力減振器。

500 kV南樂(lè)Ⅰ回線、南樂(lè)Ⅱ回線1-132號(hào)于2008年安裝了雙擺防舞器。2010年1月份凍雨天氣下，安裝雙擺防舞器區(qū)段仍有舞動(dòng)現(xiàn)象，振幅約0.5～2 m不等，幅值最大處達(dá)3～4 m，但總體比其它未安裝雙擺防舞器區(qū)段振幅要小。

4 電網(wǎng)防冰工作建議

從江西省近年的雨雪冰凍天氣和電網(wǎng)設(shè)備故障情況來(lái)看，對(duì)電網(wǎng)防冰工作應(yīng)予以充分的重視?；谠O(shè)備冰害特點(diǎn)和電網(wǎng)防冰技術(shù)現(xiàn)狀，提出如下建議：

1）重視輸變電設(shè)備覆冰資料的積累，每年冬季堅(jiān)持開(kāi)展變電站、輸電線路覆冰觀測(cè)，并充分利用覆冰在線監(jiān)測(cè)的覆冰數(shù)據(jù)。收集記錄發(fā)生舞動(dòng)、重冰荷載、冰閃等故障的桿塔地形、氣候特點(diǎn)。

2）由于目前融冰技術(shù)、機(jī)械除冰技術(shù)的一些局限性，對(duì)于防御長(zhǎng)時(shí)間、大范圍冰災(zāi)，目前這些技術(shù)只能作為輔助手段，必須根據(jù)江西省雨雪冰凍天氣和覆冰分布規(guī)律，提高電網(wǎng)設(shè)備本體抗冰設(shè)防水平。

3）在進(jìn)行變電站選址、輸電線路路徑選擇、設(shè)備選型、線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用地理信息系統(tǒng)，結(jié)合江西省冰區(qū)分布圖、近年來(lái)的覆冰觀測(cè)記錄和輸變電設(shè)備的冰害故障記錄，有針對(duì)性地提高新建輸變電工程的抗冰防冰水平。

4）江西電網(wǎng)500 kV線路在2004年后開(kāi)始有一定規(guī)模（2003年僅一條），而本世紀(jì)江西省冰凍天氣自2008年后才凸顯，因此500kV線路防舞動(dòng)和防冰閃工作在前期未得到足夠重視。除對(duì)新建線路嚴(yán)格按照舞動(dòng)圖和易覆冰區(qū)進(jìn)行防舞、防冰設(shè)計(jì)外，對(duì)已建線路應(yīng)根據(jù)覆冰觀測(cè)記錄和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真梳理易發(fā)冰害區(qū)段，使防舞動(dòng)、防冰閃措施逐步實(shí)施到位。

5）為防止輸電線路冰閃故障，提出如下防治要求：

對(duì)于新建線路，在重冰區(qū)，應(yīng)采取更加有效的措施，如V型串或倒V串。

對(duì)于中、輕冰區(qū)新建線路或倒V串改造困難的已建線路，可采用“3+1”插花方式的防冰閃措施，或?qū)位芈方^緣子串增加至31片及以上。

已建線路防冰閃改造重點(diǎn)考慮山區(qū)、濕氣重、污穢等級(jí)較高的地區(qū)，改造桿塔以500 kV單回路懸垂串和跳線串為主。

6）對(duì)于易覆冰區(qū)的變電站，可采用復(fù)合增爬裙加強(qiáng)支柱絕緣子或構(gòu)架絕緣子的防冰閃能力。對(duì)于常年覆冰的變電站，可配置熱力除冰裝置以應(yīng)對(duì)母線和隔離開(kāi)關(guān)等部件的覆冰問(wèn)題。

[1]鄭勁光，吳瓊，劉熙明.江西省凍雨氣候概況和環(huán)流特征[J].氣象與減災(zāi)研究，2009，32(4)：45-49.

[2王守禮，李家垣.微地形微氣象對(duì)送電線路的影響[M].北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[3]《江西省電力工業(yè)志》編委會(huì).江西省電力工業(yè)志[M].北京水利電力出版社，1994.

[4]顧樂(lè)觀，孫才新.電力系統(tǒng)的污穢絕緣[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1990.

[5]史惠萍.覆冰對(duì)絕緣子串工頻特性的影響[J].江西電力，1995，19(3)：15-19.

[6]黃道春，胡毅，萬(wàn)啟發(fā)，劉云鵬，等.絕緣子冰閃特性和提高冰閃電壓措施研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，34(5)：46-54.