1、1输电线路防覆冰方案来源： 电力 114 网 作者：孙超我是一名来自河南送变电建设公司（超高压运检公司）的职工，负责河南电网 500kV 主网架和省内 1000KV 长南 I 线的运行维护工作，公司运行维护的 500kV 输电线路共计 60 条， 线路长度 4753.68 公里，铁塔 9293 基。最近几年，由于受全球变暖的影响，气候条件不确定因素增多，极端气候事件出现的频次、 强度均呈增加趋势，电网在灾害性天气条件下发生故障明显增加，尤其近年来输电线路发生跳闸故障明显增加，严重威胁着线路的安全运行。2008 年 1 月至 8 月，我公司运维的 500kV 输电线 路共发生 电力设备一类障碍
2、9 次，其中因覆冰舞动造成的障碍 1 次，占全部障碍的11；因风偏造成的障碍 1 次，占全部障碍的 11；因雷击造成的障碍 7 次，占全部障碍的 78。具体故障情况见下表：18 月份线路故障一览表2第二部分 故障分析及防范措施针对近些年来频繁发生的线路故障跳闸，我请教了公司专责及试验院相关专家进行了整理分析，提出了下一步防止线路跳闸的措施和建议， 现将去年比较典型的姚邵线覆冰跳闸为例。一、姚邵线 2008 年 1 月 11 日覆冰舞动故障分析1、故障情况简介2008 年 1 月 11 日 2 时 50 分姚邵线跳闸，故障选相 B 相，故障测距距漯河邵陵变 36.8 公里（144#塔附近），距姚
3、孟电厂 57 公里（137#塔附近），重合闸动作不成功。3 时 36 分强送不成功，距邵陵变34 公里（150#塔附近），三相故障。超高压运检公司 11 日 6：40 分巡视发现 142#铁塔已倾倒，9：45分发现 110#铁塔倾斜，由于 导线仍在持续舞动，至 9：50 分，姚邵线110#塔倾倒，并致使 109#、111#、112#三基塔从 铁塔平口或塔身折断，3108#、113#铁塔横担严重变形。故障区域实际距漯河邵陵变52.737.7 公里，距姚孟电厂 44.459.4 公里。 1 月 12 日，导线舞动仍在继续，姚邵线 N46N228 间导线均发生舞动，除了已经倾倒的 5 基铁塔外，N4
4、6N228 之间剩余的 17 基耐张塔都出现不同程度的螺栓松动现象。N111 直线塔向大号侧折断，腿部及基础没有破坏。4N110 耐张塔塔身扭曲倒向内角侧，D 腿主材从根部断裂，基础没有破坏，导线瓷瓶球头脱出造成引流线拉断。姚邵线导线覆冰情况2、故障段线路所在地区天气情况漯河市气象局证明：2008 年元月 11 日漯河市天气实况如下：平均温度-0.5 ，极端最高温度 0.0，极端最低温度-0.9 ，偏北风（8 时：北风， 14 时 ：东北风， 20 时：北东北风），平均风速 4.3 米/秒（8 时：2 米/秒，14 时： 5 米/ 秒， 20 时：5 米/ 秒），降水量为 9.7 毫米（先降雨
5、后降雪），积雪厚度 为 1 厘米，积冰厚度为 10 毫米。3、覆冰舞动倒塔分析（1）线路基本情况500kV 姚邵线起于平顶山姚孟电厂，止于漯河 500kV 邵陵变电站，线路全 长 97.06km，共有铁塔 228 基。由 华中电网公司投资建设，河南省电力勘测设计院设计，2004 年 12 月投运，运行维护单位为河南送变电建设公司超高压运检公司。5姚邵线选用了 19 种不同的塔型，全部为自立塔。基础型式采用插入式全开挖基础、斜柱式全开挖基础和灌注桩基础。线路所经地区，除与 500kV 姚白线共塔约 2km 为山地外，其余均为平地。线路跨越220kV 姚午线、贾英线、计漯线、 计漯线、漯许线、漯淮
6、线，跨越京广铁路、漯平铁路、京珠高速、 107 国道等重要跨越物。姚邵线从姚孟电厂出线至 13#分歧塔，采用 4NRLH58GJ-240/40 型耐热铝合金绞线，从 13#分歧塔至漯河 500kV 邵陵变电站，采用 4LGJ400/35 钢 芯铝绞线，子导线正方形排列，分裂间距450450 毫米。三相 导线 直线塔均为水平排列，耐张塔三角形排列。面向大号左侧地线为普通地线，右侧采用 OPGW 光缆。（2）线路覆冰舞动情况描述及舞动原因分析据 1 月 11 日、12 日观察，姚邵线导线覆冰舞动范围为 46-228，舞动频 率 0.5-0.6Hz，幅度 35 米不等。在姚邵线发生覆冰舞动跳闸现场，
7、 观察到在北风、东北风作用下，冻雨附着在导地线上，导线呈不均匀覆冰，迎风面覆冰厚度在 12-15mm，背风面覆冰厚度在 3-5mm，冰层坚 硬、洁净、透明，附着力 强；地线 、OPGW 光缆基本呈均匀覆冰状态，厚度在 10mm，冰层坚硬、洁净 、透明，附着力强，故障后在 112-113间导线、地线收集覆冰样本， 经测量，覆冰比重接近 0.9，考虑损 耗换算后相当于导线均匀覆冰 6.53mm,地线均匀覆冰6.66mm。线 路周围树木迎 风面全部覆冰，覆冰厚度在 12-15mm。根据上述现象，可以认为此次为典型的线路覆冰舞动故障。根据国内外的统计资料，导线舞动多数发生在平原开阔的地区，现场观察 1
8、08#145#所处在的区域地势平坦、开阔。导线舞动通常发生在冬季导线不均匀覆冰情况下。现场温度为零6度左右，风力达到 4 级，极易产生雨凇，由于冬雨的持续时间长，在导线迎风面上形成了 1015mm 厚、不宜脱落的覆冰层，成为导线舞动的重要条件。综上所述，姚邵线线路的走向、倒塔区域的地形与地势、当时的气象条件、线路系统的结构参数是本次舞动发生的主要原因。（3）姚邵线覆冰舞动倒塔过程分析：1 月 10 日夜，由于气温较低，降雨接近地面时成为冻雨，在北风、东北风作用下，导线不均匀覆冰，迎风面覆冰较厚，在风力对导线的激励作用下，引起三相导线不同步舞动。在导线舞动作用下，耐张塔振动、 摇摆严 重，有部分
9、螺栓松动、脱落，个别角铁螺栓空被撕裂、松动。直线塔由于 I 串、V 串绝缘子具有顺线路方向的可移动性和传导性，传导至耐 张塔，三相不同步舞动，在 导线 +冰+ 风荷载共同作用下，耐张铁塔较长时间反复的摇摆、扭转，铁塔螺栓被磨损、松动、脱落或被角铁切断，部分角铁一端脱落，耐张塔整体结构被破坏，耐张塔抵抗不均匀荷载能力下降，随着舞动的持续和加剧，最终造成耐张塔倾倒，如 142#、110即为该 种情况。在 强大冲 击力作用下，边相导线耐张绝缘子球头拉脱、导线跳线被相继拉断，直线塔不能承受纵向拉力而被拉折，如 110#相邻 109#、111#、112#即 为该种情况；绝缘子串、导线未拉断， 则相邻直线
10、塔所受纵向拉力在承受范围内，未出现直线塔拉折现象，如 142两侧直线塔即为该种情况。根据现场观察，姚邵线 109#-112#、142#五基 铁塔倾倒，108#、113#铁塔横担严重变形。其中 110、142为耐张塔共 2 基，109、110 、 112为 酒杯塔共 3 基， 108#-142#线路为东西走向。经现场检查， 5 基塔基础情况正常，基础立柱无损坏和上拔或沉陷现象，7铁塔结构变形损坏严重，导线落地多处损伤，光缆外观观察已断。（4）根据河南电力试验研究院500 千伏姚邵线 110#杆塔 D 腿主材角钢断裂原因分析报告，D 腿主材角钢断裂 为 110#塔倾倒过程中，主材角钢受巨大应力作用
11、而发生一次性快速脆性断裂。主材角钢材料为 Q345A，经成分分析和机械性能实验均满足标准要求。4、线路治理舞动建议方案治理导线舞动措施的重点是防止低频高幅舞动造成相间短路和其他有可能造成重大事故的情况出现。立足于尽可能限制导线舞动的幅度，减少因此造成的跳闸，减少危害电网安全运行的可能性。此外，还应根据实际情况进行铁塔加强、更换改造和加装防松螺栓。姚邵线舞动治理方案（1）装设双摆防舞器根据华中网公司与河南省公司的治理要求，对姚邵线重要的交叉跨越、耐张 塔相邻三档进行加装防舞器，34228区段共 116 档需进行改造，共需防舞器约 2166 套，改造费用约 346 万元。（2）铁塔加强改造：铁塔强
12、度由设计单位进行验算，必要时加强改造。5、绝缘子覆冰闪络的防范对策（1）对易覆冰、微地形微气象区尽量选用裙间距大、结构高的绝缘子。（2）在每年的 11 月份 2 月份前后, 结合天气实况, 在雨、雾天气时组织特巡, 及时发现有冰凌桥接绝缘子 现象,以便采取措施及时消除掉桥接绝缘子的冰凌。（3）建议悬垂绝缘子串（玻璃、瓷质）采用大、小盘径间隔连接，以8增加绝缘子伞裙间的空气间隙，合成绝缘子使用防冰型合成绝缘子。（4）在绝缘子表面覆涂具有憎水性能的防污闪涂料, 以降低冰在绝缘子表面的附着力, 使其容易脱落和除去。在有代表性的微地形、微气象点建立风力、覆冰观测站, 积累气象资料。2007 年年底我公
13、司根据国家电网公司应急管理工作规定（国家电网安监2007110 号）、 河南省电力公司应急管理工作规定（豫电总 2007391 号）、及时修编了公司应急管理工作办法，修订了公司突发事件应急预案，从组织结构、应急响应、信息报送、后期处置等重点方面明确了应对突发事件的抢险救援原则和流程，并建立起长效的应急管理机制。为 500kV 姚邵线倒塔断线后的快速 抢险、恢复供电提供了强有力的技术保障。故障发生后，我公司迅速启动应急预案，在最短的时间内完成了物资采购、铁塔加工、设备调配等关键环节，共 调集 4 个工程公司和运检公司以及变电通讯公司等，抢修人员达 500 余人。作为配合抢修的漯河、平顶山供电公司
14、也迅速成立了现场配合指挥部，保证了施工渠道的畅通无阻。省公司安监部、生技部、省 试研院、 设计院也安排专人为抢修提供安全监督和技术支持。由于抢修及时，措施得力，河南电网运行总体平稳，电力供应正常，没有拉闸限电，确保了电网安全稳定运行。500kV 姚邵线于 1 月 21 日恢复送电，圆满完成抢修任务。创造了国内相同自然条件下恢复同等级线路故障的最快记录。第三部分 总结及展望1、从这几年线路故障统计分析可以看出，发生的故障均为自然灾害引起。近年来局部龙卷风、飑线风、 强雷电 、强降水、雾雪等恶劣气9候天气增多，对电力设施特别是输电线路运行安全运行威胁加剧 。2、从设备运行状况来看，随着社会经济发展、外部环境变化以及电网的发展，部分 500kV 输电线 路暴露出设计 裕度不足或设防标准偏低的问题，在局部微气候和罕见恶劣天气下出现风偏、污闪、雷击和覆冰跳闸的机率增大。3、在日益复杂的外部运行环境和局部自然灾害面前，作为一名普通送变工将在公司的坚强领导下，以科技为依托，加大设备改造力度，加强线路运行监控，同 时加强内功，不断提高自身运行维护水平，发扬努力超越，追求卓越的企业精神，为打造河南电网坚强主网架发挥我们应尽的职责。孙 超2009 年 10 月 3 日论文首发地址：http:/
