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(zhǎng)，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(yùn)行常常會(huì)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(yùn)行故障，對(duì)冰害故障形式以及主要特征進(jìn)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(zhǎng)，尤其是超、特高壓線路更是如此。輸電線路距離長(zhǎng)，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(lái)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(shí)，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(jī)理入手展開分析。當(dāng)處于輕覆冰條件時(shí)，絕緣子閃絡(luò)在冰污條件下形成，它會(huì)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(huì)緊貼絕緣子表面進(jìn)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(shí)，冷卻水的電導(dǎo)率會(huì)受到自然環(huán)境的影響，事實(shí)上，對(duì)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(dòng)軌跡沿表面進(jìn)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(shí)就容易出現(xiàn)電導(dǎo)率很高的水膜，這樣，冰閃電壓則會(huì)降低。與污閃機(jī)理相比，輕覆冰時(shí)的冰閃機(jī)理極其相似，為了預(yù)防輕覆冰閃絡(luò)的出現(xiàn)，可以通過(guò)增加爬電距離和清掃線路污穢兩種手段來(lái)進(jìn)行，適當(dāng)增加絕緣子數(shù)量和長(zhǎng)度，出現(xiàn)雨雪天氣時(shí)及時(shí)清掃。當(dāng)處于重覆冰條件時(shí)，絕緣子閃絡(luò)會(huì)受到冰凌銜接度以及冰柱形狀的影響，放電電弧軌跡會(huì)沿著冰柱表面進(jìn)行。通常，線路所在區(qū)域的海拔越高，覆冰也會(huì)越厚，覆冰厚度主要受低溫天氣持續(xù)時(shí)間的影響。通過(guò)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(lái)提升絕緣子冰閃電壓。試驗(yàn)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(dòng)，因而會(huì)在風(fēng)力作用下出現(xiàn)導(dǎo)線舞動(dòng)的現(xiàn)象。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，覆冰厚度與覆冰導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)的最低閾值之間呈負(fù)相關(guān)性，即厚度越大，最低閾值越低，出現(xiàn)導(dǎo)線舞動(dòng)的可能性越大。有時(shí)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(shí)，也會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線舞動(dòng)現(xiàn)象。

2 預(yù)防措施

2.1 建立運(yùn)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(yùn)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(dòng)化檢測(cè)裝置和機(jī)械化檢修設(shè)備

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

從輸電線路狀態(tài)檢測(cè)來(lái)分析，可以通過(guò)巡檢平臺(tái)以及在線監(jiān)測(cè)來(lái)提升感知輸電線路狀態(tài)的能力，并與計(jì)算機(jī)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(cè)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(cè)項(xiàng)目種類已經(jīng)達(dá)到11類?？墒窃趯?shí)踐中，監(jiān)測(cè)裝置時(shí)常會(huì)出現(xiàn)故障，大多是由電子器件以及電源引起，因此未來(lái)應(yīng)該著手研發(fā)性能良好、使用周期長(zhǎng)、狀態(tài)穩(wěn)定的新型在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。從巡檢平臺(tái)角度來(lái)分析，應(yīng)該著力研發(fā)無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)，并加以應(yīng)用，無(wú)人機(jī)配備了紫外成像儀、可見光檢測(cè)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(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)遙控距離已經(jīng)超過(guò)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(dòng)跟蹤等在內(nèi)的飛行控制功能已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)，可見無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)正在朝著全自動(dòng)的方向飛速發(fā)展。從檢修裝備來(lái)看，直升機(jī)與絕緣斗臂車在發(fā)達(dá)國(guó)家的線路檢修中得到了很好的應(yīng)用，這主要因?yàn)樵撟鳂I(yè)平臺(tái)具有較高的安全性、操作便捷。我國(guó)接下來(lái)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(jī)的應(yīng)用。

2.3 研究多種監(jiān)測(cè)方式相結(jié)合的一體化監(jiān)測(cè)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(cè)方法的應(yīng)用限制條件很多?？梢詫?duì)衛(wèi)星廣域遙感遙測(cè)技術(shù)展開深入研究，以便對(duì)線路動(dòng)態(tài)進(jìn)行全天候動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。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(cè)輸電線路走廊的地理環(huán)境、線路故障等，如監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害、監(jiān)測(cè)走廊山火等，有了準(zhǔn)確有效的監(jiān)測(cè)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(cè)方法結(jié)合在一起，建立起立體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.4 構(gòu)建輸電線路一體化運(yùn)維體系

建立起輸電線路一體化運(yùn)維體系，該體系包括感知監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障分析系統(tǒng)、檢修運(yùn)維系統(tǒng)三部分組成。為了更好地感知和監(jiān)測(cè)線路狀態(tài)，建立起由直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、智能機(jī)器人組成的巡檢系統(tǒng)、包括各種儀器與設(shè)備的檢測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及基于衛(wèi)星遙感遙測(cè)技術(shù)的廣域感知與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成的地空立體化系統(tǒng)。為了更好地分析線路運(yùn)行狀態(tài)，并及時(shí)對(duì)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(hù)方面，應(yīng)研發(fā)智能化、自動(dòng)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(shí)進(jìn)行維修。

3 結(jié)語(yǔ)

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

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作者簡(jiǎn)介：楊舟（1994-），男，湖南益陽(yáng)人，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化輸電線路方向。