输电线路重冰区抗冰设计问题分析

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【摘 要】当前，随着我国社会经济水平的快速提高，输变电工程的规模也在不断扩大，这也就使得重冰区中的输电线路设计变得更加普遍。重冰区中的输电线路的防冰害设计主要可以分为抗冰设计以及熔冰设计，但是对于局部的线路来说，运用抗冰设计的操作更为简单，维护方便，投资相对较少。本文主要针对重冰线路设计的问题进行了具体的探讨。

【关键词】输电线路；重冰区；抗冰设计

1 引言

当前，由于我国幅员辽阔，经纬跨度十分大，这就导致了各地的气候差异明显。因此，在输变电工程中，部分地区由于气候影响，时常会出现导线覆冰的现象，从而容易导致杆塔倾斜、倒塌、导线舞动、绝缘子闪络等问题，极大地影响了电力系统运行的可靠性、稳定性。因此，必须做好输电线路重冰区的抗冰设计，确保其安全运行。

2 重冰线路设计的主要问题

当前，由于重冰区的线路的覆冰现象十分严重，这在很大程度上增加了铁塔的负荷，导致导地线脱冰跳跃，覆冰绝缘子串耐压下降等问题的出现。下文即为重冰线路的设计中的主要问题：

（1）由于重冰地区大多都是海拔比较高的中低山区，因此多数气象台都无法对导线的覆冰厚度进行观测。此外，由于海拔高度、微地形、微气象等因素，使得覆冰厚度不易确定。

（2）因为线路的覆冰现象十分严重，增加了线路的各个部件的负荷，因此要对线路每个部件（铁塔、金具、绝缘子等）进行特殊的设计，保障线路运行的可靠性、稳定性。下表即为2008年国家电网公司系统中，输电线路覆冰所导致的杆塔受损情况统计表。

（3）由于绝缘子串覆冰，使得其绝缘强度的降低，甚至会导致绝缘子串覆冰闪络，造成事故。

（4）因为线路脱冰或是覆冰舞动，会导致导地线的大幅跳跃，从而使得导、地线之间或是导线之间混线而出现闪络。

（5）因为覆冰问题，金具负荷也会大幅度增加，因此金具必须要有较高的机械强度以及灵活的联接，从而确保其长期、稳定的运行。

3 重冰线路的设计方法

3.1 路径选择

在进行重冰区的线路设计时，首先要重视的就是路径的选择。第一，要对重冰区的气象、地形进行详细的勘查，排除暴露于风口的微地形、微气象段；第二，排除横跨垭口、风口以及水源充足的地段；可在背坡、山麓等处进行走线，利用山体作为屏障，减少覆冰；充分利用计算机技术，通过排位软件对线路走线进行设计，避免出现大高差、大转角等问题，从而减少不均匀脱冰过程中所引起的电线跳跃等问题。

3.2 确定覆冰厚度

第一，对线路设计的周边地带的相关设施的覆冰厚度进行调查，在此基础上对线路的覆冰厚度的大小进行推算。但是，此种方法不能用于定量分析，否则会出现较大的误差。

第二，在进行线路设计的地域设置相应的覆冰观测站，从而为覆冰厚度的确定提供准确的数据。但是，此种方法成本较高、花费的时间较长，因此适用于十分重要或是投资较大的工程。下文即是根据测总重法计算标准覆冰厚度（mm）：

进行重冰区线路的设计时，可以选择铝合金股线绞制的钢芯铝合金绞线作为导线。与普通的导线相比，该种绞线硬度更大、耐磨性更高，因此具有更强的抗冰能力。此外，由于钢芯铝合金绞具有较好的弧垂性，通过科学的地线支架高度设计，可以确保导地线间距。其次，重冰区的地线应使用高强度的钢绞线。

3.3 铁塔设计

进行铁塔的设计时，首先要参考的是常年荷载的设计冰厚，其次要重视的是进行稀有荷载的冰厚计算。确保线路在常年的冰风荷载下，线路的运行安全水准要达到普通线路的标准；确保线路在稀有冰荷载下，线路的各构件的材料应力允许达到屈服应力或是弹性限度。

3.4 绝缘设计

（1）重冰区线路中的绝缘子串覆冰较为严重时，由于冰凌将绝缘子的裙边桥接，当其表面出现水膜时，就会导致电流大量泄漏，一旦泄漏的电流达到200～300mA时，就会局部弧光放电，从而出现闪络；

（2）重冰区线路覆冰后，会使得绝缘子串电压的分布出现不均匀的现象，一旦覆冰融化，就是使得局部分布电压较高处引起火花放电，若是泄漏的电流持续变大，就会变成白色的弧光，一旦电弧延伸到1/3-1/2串长，就会引起闪络。对于超高压线路，若是绝缘子串覆冰后，就会由于闪络电压的降低引起十分严重的事故。因此，进行重冰区超高压线路的设计时，必须要对覆冰绝缘子串的耐压进行检验。值得注意的是，冰水导电问题也会影响到绝缘子串覆冰闪络电压，针对这样的情况，在设计时就要注意避开污秽区。此外，串长的增加也会导致绝缘子覆冰闪络电压的增大，因此可使用裙间距大、结构高的绝缘子。

3.5 金具设计

相比于常规的线路设计，重冰区导地线的负荷更大，因此其对于金具的强度、联接的灵活度要求更高。首先，由于金具的强度要求，可选择使用高强度钢材的金具；其次，针对其灵活性要求，应改进常规金具的联接形式，增强个别部位的灵活度。

3.6 杆塔定位中的交叉跨越设计

（1）针对重要的交叉跨越物，宜使用孤立档或者是安全性高的连续档；

（2）针对使用孤立档进行跨越的重要被交叉物，宜根据验算冰厚条件校验；

（3）针对使用连续档进行跨越的一般被交叉物、乡村主要道路、林区等，宜根据不均匀覆冰条件校验；

（4）针对安全性高的连续档重要交叉跨越，宜根据邻档断线情况校验与被交叉物的最小间距。

4 结语

总之，我国作为世界上输电线路覆冰最为严重的国家之一，对于重冰区的输电线路设计具有重要意义。相关设计人员必须从路径选择、覆冰厚度确定、导地线的选择、铁塔设计、绝缘设计、金具设计、杆塔定位中的交叉跨越设计等多方面进行考虑，提高输电系统的安全性和稳定性，减少覆冰危害。

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