论文部分内容阅读
摘要：在严寒的冬季，输配电工程中的线路防冻问题显得十分严峻。由于电力线路故障造成的大面積停电会严重影响人们的生产、生活，因此，如何有效进行输配电工程线路防冻是众多专家学者研究的目标。本文介绍了覆冰产生的原因及危害，在此基础上，提出了输配电线路防冰及除冰措施。
关键词：输配电工程；覆冰；防冻；除冰
0 引言
随着人们生活水平的不断提高，对于电力的需求也是与日俱增。无论工作、生活，一旦离开了电，均无法正常开展。因此，输配电工程也显得格外重要，它是人们正常生活的保障。然而，一旦出现雨雪、冰冻等极端天气，则很有可能影响电力的正常输送。对于2008年发生在南方的大面积冰冻仍然让我们记忆犹新，极端恶劣的天气造成南方电网严重破坏，陆续发生了线路跳闸、电塔倒塌，电路断线等事故，对人们的正常生产、生活造成了重要影响，产生了较为严重的后果，也正因为如此，对输配电工程中线路保护的重要性也逐渐被人们所认识。本文主要针对输配电工程中的线路防冻问题，分析了线路冰冻发生的原因及危害，提出了相应的防冻措施，为电网在恶劣天气下保持正常运行提供了参考依据。
1 线路冰冻原因
当出现雨雪、冰雹等强对流天气，气温骤降。此时，积聚在导线表面的水分因冻结而固化成冰或霜的现象称为导线覆冰。这是一个多学科耦合造成的物理现象，受众多因素的影响，因而其产生存在着随机性。通过长期研究发现，若电网线路出现覆冰现象，有三个必要条件：一是大气中必须有足够的过冷却水滴，所谓过冷却水滴指的是温度、压力在理论上达到冰点却还未结冰。这由当时所处的气象条件密切相关。二是过冷却水滴需被捕获，这由捕获过冷却水滴的覆冰物体自身的流体力学特征所决定。三是过冷却水滴在被捕获时或是在离开覆冰物体之前必须结冻，这由覆冰物体表面的热力学平衡决定。由此也证明了覆冰现象的产生是多种因素共同作用的结果。
2 覆冰的危害
在电力线路设计时，会根据《l10kV～500kV架空送电线路设计技术规程》给出设计覆冰值，而如果覆冰的厚度远远超过这一设计值，则很有可能造成线路损坏。在我国南方，根据历史资料及以往经验，覆冰值一般取为15mm，仅在个别路段取为20mm。而在设计覆冰值时，杆塔上覆冰时不均匀的纵向张力并不予以考虑。然而，实际情况是随着海拔升高，电力线路出现连续上下山时，则会造成杆塔两侧的覆冰出现不均匀。
当发生覆冰现象时，主要原因是覆冰的厚度超过了线路设计的抗冰冻厚度，此时由于线路承受的符合过高，容易造成电路断线、杆塔折损、金具损坏等重大事故，同时也可能引起弧垂增大，影响导线的正常工作。而当覆冰不均匀时，由于线路所能承受的张力有限，有可能造成金具损坏、杆塔倾斜等电气事故。
3防冻措施
近年来，随着全球气候变化活跃，极端天气出现的频率显著增加，电网系统覆冰灾害也时常发生。同时，由于电网系统的复杂性不断增强，一旦出现覆冰灾害，将会造成巨大影响。通过上述分析，可以认识到多方面的原因会造成电网覆冰，因此需要根据其特点进行针对性的防治。自1976年以来，我国就制定了“避”、“抗”、“融”、“改”、“防”五字方针来防治冰冻灾害的发生。以下，将针对现阶段遇到的问题结合既有方针，给出电网系统的防冻措施，尽量将灾害的损失降到最低。
3.1树立防灾意识
正所谓“未雨绸缪”，电力保障系统应时刻预防可能发生的冰冻灾害，提升防患意识。由于电力是保障社会经济安全平稳的关键，一旦出现电路故障，恢复不仅耗费大量人力物力，且故障时间造成的损失也十分巨大。因此，相对于电力系统出现故障以后的修复和补救，预防则显得更为关键。工作人员应时刻具备防灾意识及应对突发事件的忧患意识，做到有备无患。
3.2全国冰区划分
由于我国地大物博，东西南北气候特征都有着巨大差异，对应不同地理环境，采用同一覆冰值的设计指标显然是不合理的。因此，应针对不同地区的气象条件，开展线路覆冰的概率分布统计，以此来划分冰区。对于容易发生冰冻灾害的地区，覆冰值的设计应留有一定的余量，且应建立冰情监测站。当极端天气来临时实时监测冰冻情况，对可能出现的冰冻灾害采用应有的手段进行预防。对于全国的冰区划分是一项长期而细致的工作，但对线路的防冻却十分重要。
3.3加强线路设计
在输配电线路规划设计时，也不应该是一成不变的，线路的设计需因地制宜，根据当地的气象信息，合理进行设计。在新建电力线路时应尽量避开易发生覆冰的地段，所谓“避重就轻”，使电力线路的起伏不至于过大。尽量避免电力线路横跨于风道、湖泊等易发生覆冰的区域，在山麓间修建电力线路则需避免过大的高度差及杆塔间距，电力线路应布置在覆冰季节的背风面或向阳面，从而尽量减少覆冰发生的概率或减轻覆冰程度。而当这些都无法避免时，则需对输配电线路覆冰值的设计有所加强，同时，选取可承受纵向不平衡张力的直线杆塔，提高输配电网抗冻能力。
3.4防冰、除冰措施
当利用有效设计仍无法有效抗冰时，则需采用必要的防冰和除冰措施来保证输配电工程的正常运行，通常采用的有以下几种手段：
（1）热力法。由于导线自身发热，可对其加以利用，配以附加热源，使冰雪无法覆盖在电线上，或加速已覆盖冰雪的融化。该方法在我国使用较广，往往采取不带负荷短路的方式使导线迅速加热起到融冰效果。
（2）机械法。这是我国最常用的人工除冰方法，使用简单，效果明显。一般是采用木棍、竹竿等工具对严重覆冰的线路进行敲击，这种方法具有很好的除冰效果，能在短时间内迅速除冰，而缺陷是若线路地处人无法轻易到达的位置，则除冰难度剧增。另一种机械方法是利用起重机、绝缘工具车等方式，通过人在地面操作滑轮在电力线路上滚动除冰。
（3）被动法。在人力难以达到的山区、湖泊等地形，往往采用被动法来除冰，主要依靠风、地心引力、温度变化等等。通过在输配电线路上安全除冰环、风力锤、阻雪环等设备来利用自然手段，达到被动除冰的效果。
（4）其他方法。随着科技的不断发展，新方法也不断被提出并得以验证，目前有效的方法有电磁脉冲、气动脉冲、电子冻结、碰撞前颗粒加热等防冰、除冰方法，通过合理的利用，均能起到线路防冻的效果。
总体来说，在冬季来临时，应加强对输配电线路的清扫及监督，制定完善的应急预案，包括多套电网运行方式、拉闸限电、发电机组供电预案等等，在有效降低灾害发生的同时，完善的应急预案可迅速实施响应，将损失降到最低。
4 结语
目前，对于输配电线路的防冰和除冰，仍然没有一劳永逸的方法，上述的各种防冻措施也都各有优劣。对于某一种防冻方式，即使存在可行性，也需考虑经济性的问题。而我国南方各省的气候、地形特点使得冰冻天气易于发生，导致输配电线路容易产生覆冰现象。因此，对于不同地区的防冰及除冰应做到因地制宜，在充分认识覆冰形成的条件和机理的前提下，采取有效的应对措施，诸如对输配电线路提高覆冰设计值或对杆塔进行必要的改善，减小冰冻灾害发生的可能。与此同时，完善的应急预案也是十分必要的，只有如此，方能在灾害发生时迅速做出正确的响应，最大限度地降低损失，保证电力系统在严寒天气正常运行。
参考文献
[1] 熊伟. 输配电工程线路防冻探讨[J]. 科技与生活， 2011（18）.
[2] 陈文章. 输配电工程中线路防冻措施探讨[J]. 科技资讯， 2008 （37）.
[3] 蒋川， 杜平. 输配电工程中线路防冻措施研究[J]. 科技向导， 2010 （34）.
关键词：输配电工程；覆冰；防冻；除冰
0 引言
随着人们生活水平的不断提高，对于电力的需求也是与日俱增。无论工作、生活，一旦离开了电，均无法正常开展。因此，输配电工程也显得格外重要，它是人们正常生活的保障。然而，一旦出现雨雪、冰冻等极端天气，则很有可能影响电力的正常输送。对于2008年发生在南方的大面积冰冻仍然让我们记忆犹新，极端恶劣的天气造成南方电网严重破坏，陆续发生了线路跳闸、电塔倒塌，电路断线等事故，对人们的正常生产、生活造成了重要影响，产生了较为严重的后果，也正因为如此，对输配电工程中线路保护的重要性也逐渐被人们所认识。本文主要针对输配电工程中的线路防冻问题，分析了线路冰冻发生的原因及危害，提出了相应的防冻措施，为电网在恶劣天气下保持正常运行提供了参考依据。
1 线路冰冻原因
当出现雨雪、冰雹等强对流天气，气温骤降。此时，积聚在导线表面的水分因冻结而固化成冰或霜的现象称为导线覆冰。这是一个多学科耦合造成的物理现象，受众多因素的影响，因而其产生存在着随机性。通过长期研究发现，若电网线路出现覆冰现象，有三个必要条件：一是大气中必须有足够的过冷却水滴，所谓过冷却水滴指的是温度、压力在理论上达到冰点却还未结冰。这由当时所处的气象条件密切相关。二是过冷却水滴需被捕获，这由捕获过冷却水滴的覆冰物体自身的流体力学特征所决定。三是过冷却水滴在被捕获时或是在离开覆冰物体之前必须结冻，这由覆冰物体表面的热力学平衡决定。由此也证明了覆冰现象的产生是多种因素共同作用的结果。
2 覆冰的危害
在电力线路设计时，会根据《l10kV～500kV架空送电线路设计技术规程》给出设计覆冰值，而如果覆冰的厚度远远超过这一设计值，则很有可能造成线路损坏。在我国南方，根据历史资料及以往经验，覆冰值一般取为15mm，仅在个别路段取为20mm。而在设计覆冰值时，杆塔上覆冰时不均匀的纵向张力并不予以考虑。然而，实际情况是随着海拔升高，电力线路出现连续上下山时，则会造成杆塔两侧的覆冰出现不均匀。
当发生覆冰现象时，主要原因是覆冰的厚度超过了线路设计的抗冰冻厚度，此时由于线路承受的符合过高，容易造成电路断线、杆塔折损、金具损坏等重大事故，同时也可能引起弧垂增大，影响导线的正常工作。而当覆冰不均匀时，由于线路所能承受的张力有限，有可能造成金具损坏、杆塔倾斜等电气事故。
3防冻措施
近年来，随着全球气候变化活跃，极端天气出现的频率显著增加，电网系统覆冰灾害也时常发生。同时，由于电网系统的复杂性不断增强，一旦出现覆冰灾害，将会造成巨大影响。通过上述分析，可以认识到多方面的原因会造成电网覆冰，因此需要根据其特点进行针对性的防治。自1976年以来，我国就制定了“避”、“抗”、“融”、“改”、“防”五字方针来防治冰冻灾害的发生。以下，将针对现阶段遇到的问题结合既有方针，给出电网系统的防冻措施，尽量将灾害的损失降到最低。
3.1树立防灾意识
正所谓“未雨绸缪”，电力保障系统应时刻预防可能发生的冰冻灾害，提升防患意识。由于电力是保障社会经济安全平稳的关键，一旦出现电路故障，恢复不仅耗费大量人力物力，且故障时间造成的损失也十分巨大。因此，相对于电力系统出现故障以后的修复和补救，预防则显得更为关键。工作人员应时刻具备防灾意识及应对突发事件的忧患意识，做到有备无患。
3.2全国冰区划分
由于我国地大物博，东西南北气候特征都有着巨大差异，对应不同地理环境，采用同一覆冰值的设计指标显然是不合理的。因此，应针对不同地区的气象条件，开展线路覆冰的概率分布统计，以此来划分冰区。对于容易发生冰冻灾害的地区，覆冰值的设计应留有一定的余量，且应建立冰情监测站。当极端天气来临时实时监测冰冻情况，对可能出现的冰冻灾害采用应有的手段进行预防。对于全国的冰区划分是一项长期而细致的工作，但对线路的防冻却十分重要。
3.3加强线路设计
在输配电线路规划设计时，也不应该是一成不变的，线路的设计需因地制宜，根据当地的气象信息，合理进行设计。在新建电力线路时应尽量避开易发生覆冰的地段，所谓“避重就轻”，使电力线路的起伏不至于过大。尽量避免电力线路横跨于风道、湖泊等易发生覆冰的区域，在山麓间修建电力线路则需避免过大的高度差及杆塔间距，电力线路应布置在覆冰季节的背风面或向阳面，从而尽量减少覆冰发生的概率或减轻覆冰程度。而当这些都无法避免时，则需对输配电线路覆冰值的设计有所加强，同时，选取可承受纵向不平衡张力的直线杆塔，提高输配电网抗冻能力。
3.4防冰、除冰措施
当利用有效设计仍无法有效抗冰时，则需采用必要的防冰和除冰措施来保证输配电工程的正常运行，通常采用的有以下几种手段：
（1）热力法。由于导线自身发热，可对其加以利用，配以附加热源，使冰雪无法覆盖在电线上，或加速已覆盖冰雪的融化。该方法在我国使用较广，往往采取不带负荷短路的方式使导线迅速加热起到融冰效果。
（2）机械法。这是我国最常用的人工除冰方法，使用简单，效果明显。一般是采用木棍、竹竿等工具对严重覆冰的线路进行敲击，这种方法具有很好的除冰效果，能在短时间内迅速除冰，而缺陷是若线路地处人无法轻易到达的位置，则除冰难度剧增。另一种机械方法是利用起重机、绝缘工具车等方式，通过人在地面操作滑轮在电力线路上滚动除冰。
（3）被动法。在人力难以达到的山区、湖泊等地形，往往采用被动法来除冰，主要依靠风、地心引力、温度变化等等。通过在输配电线路上安全除冰环、风力锤、阻雪环等设备来利用自然手段，达到被动除冰的效果。
（4）其他方法。随着科技的不断发展，新方法也不断被提出并得以验证，目前有效的方法有电磁脉冲、气动脉冲、电子冻结、碰撞前颗粒加热等防冰、除冰方法，通过合理的利用，均能起到线路防冻的效果。
总体来说，在冬季来临时，应加强对输配电线路的清扫及监督，制定完善的应急预案，包括多套电网运行方式、拉闸限电、发电机组供电预案等等，在有效降低灾害发生的同时，完善的应急预案可迅速实施响应，将损失降到最低。
4 结语
目前，对于输配电线路的防冰和除冰，仍然没有一劳永逸的方法，上述的各种防冻措施也都各有优劣。对于某一种防冻方式，即使存在可行性，也需考虑经济性的问题。而我国南方各省的气候、地形特点使得冰冻天气易于发生，导致输配电线路容易产生覆冰现象。因此，对于不同地区的防冰及除冰应做到因地制宜，在充分认识覆冰形成的条件和机理的前提下，采取有效的应对措施，诸如对输配电线路提高覆冰设计值或对杆塔进行必要的改善，减小冰冻灾害发生的可能。与此同时，完善的应急预案也是十分必要的，只有如此，方能在灾害发生时迅速做出正确的响应，最大限度地降低损失，保证电力系统在严寒天气正常运行。
参考文献
[1] 熊伟. 输配电工程线路防冻探讨[J]. 科技与生活， 2011（18）.
[2] 陈文章. 输配电工程中线路防冻措施探讨[J]. 科技资讯， 2008 （37）.
[3] 蒋川， 杜平. 输配电工程中线路防冻措施研究[J]. 科技向导， 2010 （34）.