输电设备大范围冰害事故的分析及防范对策

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1、输电线路大范围冰害事故的分析及防治措施武汉高压研究所胡毅摘要2004年12月和2005年2月，部分地区的500kV线路出现了冰闪跳闸、导线舞动和倒塔断线事故，本文对冰害事故的特点及原因进行了分析。认为罕见的覆冰气候是造成输电线路设备损坏的直接原因，微地形、微气候条件对覆冰倒朴起了决定的影响和作用，冰载荷重过大使杆塔上的薄弱部件首先损坏。针对冰闪跳闸分析了主要原因及影响因索，认为冰中存在着一•定的污秽和覆冰过厚使爬距明显减小是导致冰闪的主要原因。另外，绝缘子串型和环境温度的变化与冰闪的发生直接相关,针对覆冰对输电线路造成的影响和破坏

2、，本文还讨论了当前应采取的措施和今后应进一步深入开展的研究工作。一、刖5在2004年12月和2005年2月，我国部分地区的500kV线路出现了较大范围的冰闪跳闸、导线舞动和倒塔断线事故。尤其是华中地区，由于历史上罕见的雨淞天气导致输电线路大范围覆冰。部分线段的覆冰厚度已明显超出线路的机械承载能力，使线路杆塔倒塌严重，直接影响到输电网的止常运行。由丁•这次冰害事故损坏设备多、影响范围广，因此，有必要深入分析此次冰害事故的特点和原因，从输电线路的设计、施工运行、科研、产品质量等方面找出薄弱环节，通过采取针对性对策和措施，提高电网抗击严

3、重自然灾害的能力。二、输电设备大范围冰害事故的特点及原因分析1.冰载荷重超出了杆塔的承载能力造成多处倒塔据气象部门资料。此次雨雪冰冻天气在华中地区的历史上是罕见的，其特点是影响范围大，持续吋间长，覆冰程度严重。从现场调研和测量的数据来看，导线覆冰厚度达到了40mm〜80mm,局部严重的甚至达到100mm,冰的密度大,一般在0.9/err?左右，每米导线上的冰重达到3.6kg/m~5kg/m,由于雨淞持续时间长达近十天,冰载荷重已超过了杆塔的极限承载能力。在垂直荷载力及两侧不平衡张力的共同作用下造成倒塔。从现场情况分析，大多是覆冰最

4、严重处的一基杆塔率先倒塌，再拉倒两侧相邻杆塔。从统计数据来看，最多的出现了连倒6基，较少的则连倒3基，而最先倒塌的一基起到了破坏源作用，因此应着重分析最先倒塌一基的外界环境作用及内在薄弱环节。相邻的杆塔则是在已承受严重冰载的状况下，受到外來冲击力作用，拉压结合形成连带效应。另外，还有部分邻近杆塔出现了塔头变形或基础损坏等情况。造成倒塔的原因主要冇以下几点：（1）罕见的覆冰气候是造成输电线路设备损坏的直接原因。由于低温气候持续时间长且温差变化小，空气湿度大，形成稳定的雨淞覆冰气候，特别是在海拔高度高于150m以上的山顶、山规口处，由

5、于其特殊的微地形、微气象条件，使位于该区域处的线段覆冰明显偏重且持续增长，有的地方导线覆冰重量达到5kg/m以上,使杆塔长时间承受重荷而使塔材屈服。（2）冰载荷重过大使杆塔上的薄弱部件首先损坏。此次覆冰主要由雨淞形成,从现场观测的情况來看，冰体透明、密度大，而导地线上的覆冰密度又大于塔体和绝缘子串上覆冰密度，达到0.9g/cm3左右，，另乂由于地线中无电流通过，其冻积率会高于导线。据现场观测，冇的杆塔的倒塌正是首先从地线支架的塌陷引发而起,另外，还有部分没倒的杆塔也是地线支架出现了变形或损坏，这说明地线支架在明显超出设计值的重冰荷

6、载下已成为杆塔上的一薄弱环节。（3）微地形、微气候条件对覆冰倒杆起了决定的影响和作用。由于倾倒的杆塔大多位于海拔较高的山上，其基本特点是海拔越高，覆冰越重。而且由于两侧杆塔的海拔高低差，覆冰状态也差异很大。来源丁•两侧的不平衡张力也对朴塔的倾倒起了重要的作用。从倒塌的杆塔形状来看大多是从塔颈处损坏，在拉力或压力的共同作用下，往往是微地形、微气象特征最突出的一基先倒，而相邻杆塔则主要是在冲击拉力的作用下连带损坏。1.绝缘子串覆冰严重造成频繁冰闪在2004年12月和2005年2月，华屮地区两次出现大范围的冰闪跳闸。据统计,在2003年

7、12月20日〜28日，华中地区500kV线路共跳闸28条次。在2005年2H7fl〜19口，华中电网500kV线路共跳闸69条次［1］。从所测数据来看在2004年底的冰闪跳闸屮，冰屮存在着一定的污秽是导致冰闪的主要原因之一。而在2005年2月的冰闪跳闸中，覆冰过厚使爬距明显减小是导致冰闪频繁的主要原因之一。分析以上两次大范围冰闪跳闸，主要原因及影响因素冇以下方而：(1)空气环境中污秽较重使冰闪跳闸易于发生。在2004年底的前期由于冇近3个月的干旱无雨天气，大气中存在着较多的悬浮性尘埃和导电离子，在绝缘子表面也已存积着一定程度的污秽

8、，当雨淞天气出现时，空气屮的污秽成分伴随这冻雨沉积在绝缘子表面形成覆冰，随着覆冰状况的加重逐渐在绝缘子伞裙之间形成冰桥，一旦天气转暖则在冰桥表面形成高电导率的融冰水膜，而何从杆塔横担上流下的融冰水到将直接降低绝缘了吊的绝缘性能。另外，在融冰过程中局