摘 要：2008年廣西冰凍災(zāi)害對輸電線路的破壞仍讓人記憶猶新，隨著中國南方電網(wǎng)公司推廣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計及典型造價，對于廣西北部輸電線路工程也提出覆冰優(yōu)化設(shè)計的要求，文章結(jié)合案例，分析廣西北部輸電線路設(shè)計存在的一些問題，并結(jié)合工程實際提了相應(yīng)的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：輸電線路；覆冰；優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TM75 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）29-0010-02

1 廣西輸電線路典覆冰存在問題

2008年初廣西遭受了歷史罕見的低溫雨雪冰凍災(zāi)害，桂林、柳州、賀州、百色、河池等5個網(wǎng)區(qū)的電力設(shè)施遭到嚴重破壞。為了避免廣西電網(wǎng)再次遭受低溫冰凍災(zāi)害的破壞，廣西區(qū)氣候中心開展廣西架空輸電線路覆冰氣象條件區(qū)劃研究，以摸清廣西輸電線路覆冰的強度和分布范圍，保證廣西輸電線路安全可靠運行，為廣西電網(wǎng)的建設(shè)保駕護航。該研究項目分析了廣西架空輸電線路覆冰的特點、形成冰凍的氣候特征、線路覆冰與氣象條件的關(guān)系，建立了線路覆冰與氣象要素的理論模型，繪制了輸電線路覆冰氣象條件區(qū)劃圖，提出了輸電線路抵御冰凍災(zāi)害的措施。

2013年1月3日起廣西出現(xiàn)了連續(xù)降溫和降雨天氣，日平均氣溫下降1～3 ℃。1月4日，在廣西北部地區(qū)，如桂林、賀州、柳州、河池、來賓等市出現(xiàn)了年最低氣溫，降溫幅度也達到年度最大；其中桂林市的最低氣溫僅為1.2 ℃，而位于桂林地區(qū)的融水、三江、資源、全州等縣已經(jīng)出現(xiàn)了道路結(jié)冰情況，部分縣市道路已經(jīng)實施道路交通管制，而三江、靈川、金秀、灌陽、全州、興安、資源等地區(qū)已經(jīng)發(fā)布道路結(jié)冰黃色預(yù)警信號。伴隨著連續(xù)降溫，1月5日廣西北部和西部地區(qū)出現(xiàn)冰凍情況，并出現(xiàn)線路覆冰情況。運行中的廣西電網(wǎng)輸電線路覆冰裝置監(jiān)測系統(tǒng)，已經(jīng)監(jiān)測到桂林、百色共有4條110 kV線路出現(xiàn)覆冰情況，線路覆冰厚度1～8 mm之間，同日廣西電網(wǎng)公司啟動冰凍災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案Ⅳ級應(yīng)急響應(yīng)，并召開冰凍災(zāi)害應(yīng)急會議，部署相應(yīng)的除冰工作計劃。廣西電網(wǎng)公司所屬各供電局及供電公司上下緊密配合，災(zāi)害預(yù)警部署措施得力，沒有發(fā)生覆冰情況導(dǎo)致的電網(wǎng)故障及事故。隨著氣溫逐漸回升和穩(wěn)定，廣西電網(wǎng)公司于1月10日解除預(yù)警。

2 輸電線路覆冰形式及工作要求

自從2008年廣西電網(wǎng)公司以及貴州電網(wǎng)公司轄區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴重覆冰導(dǎo)致的電網(wǎng)事故后，中國南方電網(wǎng)公司發(fā)出緊急通知，要求各有關(guān)單位做區(qū)域電網(wǎng)以及跨區(qū)域電網(wǎng)輸電線路的防覆冰、防強風(fēng)倒塔工程方案優(yōu)化設(shè)計工作，避免發(fā)生類似的電網(wǎng)停運事故，保障人民群眾的生活需要和財產(chǎn)安全。對此，廣西電網(wǎng)公司針對區(qū)域內(nèi)的氣候及水文情況，進一步明確了設(shè)計原則，落實設(shè)計以及施工方案，為線路覆冰以及融冰進行專項設(shè)計及技術(shù)改造，防止區(qū)域范圍內(nèi)的輸電線路發(fā)生覆冰倒塔事故。

中國南方電網(wǎng)公司組織召開了輸電線路防覆冰倒塔的專題設(shè)計聯(lián)絡(luò)會議，組織有關(guān)的設(shè)計院及研究院，專門針對冰災(zāi)現(xiàn)象和覆冰倒塔事故進行原因分析，并對事故原因進行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的研究和重新定義。原先中國南方電網(wǎng)公司主要實行的是國家標(biāo)準(zhǔn)，并沒有專門針對南方凍雨天氣的專項防治輸電線路覆冰倒塔事故的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在此次會議上，中國南方電網(wǎng)公司在電網(wǎng)受損原因調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，進行了提高規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的專題研究，并取得了一致意見。

會議要求在中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司下屬范圍內(nèi)的五個省網(wǎng)公司，在進行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和典型造價推廣的同時，要充分考慮省網(wǎng)公司區(qū)域范圍內(nèi)的氣候條件，特別是針對凍雨和覆冰情況，必須進行優(yōu)化設(shè)計，采用監(jiān)控和除冰相結(jié)合的方式，對線路覆冰情況進行及時的跟進和處理，盡量規(guī)避線路覆冰對電網(wǎng)運行造成的負面影響。具體工作措施布置如下：①中標(biāo)承擔(dān)中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司下屬范圍內(nèi)的五個省網(wǎng)公司輸電線路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的各設(shè)計院和設(shè)計公司，除按原定的設(shè)計模塊要求進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計外，還要按照原承擔(dān)線路設(shè)計區(qū)域和設(shè)計階段開展輸電線路防覆冰、防強風(fēng)倒塔工程模塊設(shè)計方案的設(shè)計優(yōu)化工作。按照誰設(shè)計誰優(yōu)化的原則進行防覆冰的針對性專項措施方案，明確監(jiān)控設(shè)置以及設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，列入標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的模塊要求。相應(yīng)的專項費用按專項計劃列具。如果在氣象報告顯示有線路覆冰區(qū)域的模塊設(shè)計中如果未能體現(xiàn)專項針對性措施，或者是已經(jīng)完成設(shè)計及施工的模塊，則按照針對防覆冰情況的專項可行性進行區(qū)域?qū)ｎ}研究，呈送省網(wǎng)公司并報中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司。②超高壓公司以及承擔(dān)跨網(wǎng)區(qū)電網(wǎng)輸電線路運行維護的省公司，要根據(jù)歷年冰災(zāi)影響情況，組織設(shè)計、可研及施工單位，按照電網(wǎng)覆冰災(zāi)害技術(shù)研究的要求，對目前跨區(qū)域的輸變電線路建設(shè)工程進行校核及優(yōu)化。校核及優(yōu)化原則原則按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計確認的原則、措施及建議的要求來進行。500 kV及以上的超高壓輸電線路則可以進行專項的線路防覆冰、防強風(fēng)倒塔工程優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化方案研究，并由超高壓公司組織專家組進行專項評審報中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司批復(fù)實施。③對于目前已經(jīng)處于初步設(shè)計階段的輸變電工程項目，無論初步設(shè)計審查是否已經(jīng)進行或者完成，只要未獲得初步設(shè)計方案批復(fù)，則一律增加防覆冰設(shè)計方案要求。原則上按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計中的防覆冰設(shè)計要求的原則、措施及建議和參考新頒發(fā)的國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求，進行設(shè)計優(yōu)化和差異化設(shè)計。特別是廣西桂林地區(qū)和貴州黔東南地區(qū)的電網(wǎng)，參與設(shè)計的相關(guān)設(shè)計院要明確提出線路防覆冰、防強風(fēng)倒塔的工程設(shè)計專項優(yōu)化方案。未提交相應(yīng)專項方案的初步設(shè)計，省網(wǎng)公司不予審批批復(fù)。④對于已經(jīng)取得初步設(shè)計批復(fù)，目前正在進行施工圖設(shè)計和施工建設(shè)的輸變電工程項目，則由承擔(dān)該輸變電工程項目的省網(wǎng)公司根據(jù)歷年冰災(zāi)的影響情況，另外組織設(shè)計以及咨詢單位，對該輸電線路工程進行覆冰情況優(yōu)化校核，并提出線路防覆冰、防強風(fēng)倒塔等工程施工優(yōu)化方案。優(yōu)化原則參照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計要求，或者按照電網(wǎng)覆冰災(zāi)害技術(shù)研究會議提出的原則、措施及建設(shè)和新頒發(fā)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求進行實施。

3 輸變電線路覆冰危害及優(yōu)化設(shè)計處置方案

2008年初，廣西北部受北方強冷空氣和西南暖濕氣流共同作用的影響出現(xiàn)大面積持續(xù)低溫、降雪和凍雨等災(zāi)害性天氣。廣西電網(wǎng)公司下屬桂林網(wǎng)區(qū)出現(xiàn)嚴重覆冰、倒塔線路，架空輸電線路一度陷入停運狀態(tài)，電網(wǎng)安全運行遭受嚴重威脅。輸電線路覆冰是一種由于連續(xù)低溫降雪和凍雨引起的氣候災(zāi)害現(xiàn)象，可以直接引起輸電架空線路的導(dǎo)線舞動、輸電桿塔傾斜、倒塌、斷線及絕緣子閃絡(luò)等電網(wǎng)線路故障問題。長期以來，如何避免由于線路覆冰導(dǎo)致的電網(wǎng)運行事故已經(jīng)成為電網(wǎng)安全運行的重點。而要減少或者減輕輸變電線路覆冰帶來的危害，必須采取相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計及處置措施如下：

①新建變電站及新建架空線路路徑選擇必須充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r。在最新的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計要求中，線路路徑選擇及設(shè)計之前，必須進行相應(yīng)的水文氣象資料的搜集并形成相應(yīng)的水文氣象報告，水文氣象報告的內(nèi)容除了五十年一遇洪水位等涉及線路塔基的內(nèi)容外，更要包含線路路徑選擇范圍內(nèi)的年降雨、降雪、氣溫、風(fēng)速、冰雪情況等特殊氣候情況。在進行輸電線路路徑及走廊選擇時，除考慮耕地及林地占用情況外，要更好地基于水文氣象報告的要求，充分理解和掌握該地區(qū)的惡劣氣候情況，仔細研究輸電線路的微氣候和微地形，盡量避開地形的重冰區(qū)，比如風(fēng)口、順坡等特殊地形。

②如果輸電線路路徑選擇遇到實在無法避開重冰區(qū)域的情況時，應(yīng)當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計中的抗冰設(shè)計。按照電網(wǎng)覆冰災(zāi)害技術(shù)研究會議提出的原則、措施及建設(shè)和新頒發(fā)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，抗冰設(shè)計主要針對無法規(guī)避的區(qū)域覆冰情況，采用增加爬電距離、改善絕緣子傘裙結(jié)構(gòu)，在絕緣子表面涂憎水涂料等方式，用以加強輸電線路的抗冰害能力，防止其發(fā)生覆冰及倒塔情況。而在施工以及線路維護建議設(shè)計時，應(yīng)視具體情況區(qū)別對待，建議對桿塔橫擔(dān)和絕緣子進行清掃，并且采用線路融冰裝置設(shè)置，這些都是在運行中可以緩解覆冰情況的有效管理方法。這些運行維護方法必須在設(shè)計階段就進行優(yōu)化要求和運用配置，這樣才能達到最優(yōu)的電網(wǎng)運行管理效果。

③針對覆冰嚴重以及線路覆冰災(zāi)害嚴重區(qū)域，采用在線監(jiān)控的方式，加強巡線管理和融冰除冰技術(shù)應(yīng)用。比如廣西北部地區(qū)由于地理位置的關(guān)系，屬于覆冰嚴重以及線路覆冰災(zāi)害嚴重區(qū)域，容易受降溫降雪凝凍惡劣天氣影響。根據(jù)歷年冰災(zāi)影響平?jīng)r報告，區(qū)域內(nèi)多次出現(xiàn)因冰災(zāi)跨區(qū)電網(wǎng)出現(xiàn)線路受損故障停運，倒塔、損壞等情況。而線路倒塔后恢復(fù)重建困難，恢復(fù)時間長，常常引起大面積停電事故。經(jīng)過廣西電網(wǎng)公司組織專家對該區(qū)域進行專項方案研究及設(shè)計，建議需要對區(qū)域內(nèi)的線路進行覆冰監(jiān)測，采用遠程遙感技術(shù)，通過對導(dǎo)線、絕緣子、桿塔覆冰狀況進行在線監(jiān)測，及時掌握輸變電線路的覆冰發(fā)生發(fā)展情況。進而才能采取有效的應(yīng)對技術(shù)措施，比如融冰、除冰等，以防止輸電線路出現(xiàn)斷線、倒桿塔等事故發(fā)生。廣西電網(wǎng)公司引入了輸電線路災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，在線監(jiān)測裝置能明確指出線路覆冰的發(fā)生發(fā)展的過程和嚴重情況，能在嚴重的冰雪氣象環(huán)境中可靠運行，為輸變電設(shè)施冰災(zāi)預(yù)防、處理和恢復(fù)提供了有力保障。

④除對輸電網(wǎng)進行全程監(jiān)控預(yù)警并及時進行除冰外，還可以在進行輸電線路桿塔設(shè)計時進行相應(yīng)防止覆冰的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。比如在進行桿塔設(shè)計時，應(yīng)充分考慮由于覆冰形成的外加荷載。對于廣西北部桂林地區(qū)經(jīng)常發(fā)生嚴重覆冰的情況，應(yīng)架設(shè)耐覆冰式的線路，這種線路的桿塔比一般的桿塔機械強度大，檔距較短，導(dǎo)線的張力較小。為了避免碰線，這種塔型的導(dǎo)線應(yīng)采用水平布線的排列布置方法，并適當(dāng)?shù)募哟髮?dǎo)線和避雷線之間的距離。在選擇線路路徑時，要特別注意避開峽谷、山巔等冷熱空氣交匯的區(qū)域。

4 結(jié) 語

總而言之，輸變電網(wǎng)的安全運行是經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐。電力設(shè)計工作者除了采取各種技術(shù)措施和管理措施外，還需要根據(jù)地區(qū)氣候條件對輸電線路設(shè)計進行防覆冰的優(yōu)化考慮，只有采用有效的防覆冰技術(shù)措施，提高輸電線路供電可靠性，才能改善供電質(zhì)量，在經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮重大意義。

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