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摘 要：2008年广西冰冻灾害对输电线路的破坏仍让人记忆犹新，随着中国南方电网公司推广标准设计及典型造价，对于广西北部输电线路工程也提出覆冰优化设计的要求，文章结合案例，分析广西北部输电线路设计存在的一些问题，并结合工程实际提了相应的优化方案。
关键词：输电线路；覆冰；优化设计
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）29-0010-02
1 广西输电线路典覆冰存在问题
2008年初广西遭受了历史罕见的低温雨雪冰冻灾害，桂林、柳州、贺州、百色、河池等5个网区的电力设施遭到严重破坏。为了避免广西电网再次遭受低温冰冻灾害的破坏，广西区气候中心开展广西架空输电线路覆冰气象条件区划研究，以摸清广西输电线路覆冰的强度和分布范围，保证广西输电线路安全可靠运行，为广西电网的建设保驾护航。该研究项目分析了广西架空输电线路覆冰的特点、形成冰冻的气候特征、线路覆冰与气象条件的关系，建立了线路覆冰与气象要素的理论模型，绘制了输电线路覆冰气象条件区划图，提出了输电线路抵御冰冻灾害的措施。
2013年1月3日起广西出现了连续降温和降雨天气，日平均气温下降1～3 ℃。1月4日，在广西北部地区，如桂林、贺州、柳州、河池、来宾等市出现了年最低气温，降温幅度也达到年度最大；其中桂林市的最低气温仅为1.2 ℃，而位于桂林地区的融水、三江、资源、全州等县已经出现了道路结冰情况，部分县市道路已经实施道路交通管制，而三江、灵川、金秀、灌阳、全州、兴安、资源等地区已经发布道路结冰黄色预警信号。伴随着连续降温，1月5日广西北部和西部地区出现冰冻情况，并出现线路覆冰情况。运行中的广西电网输电线路覆冰装置监测系统，已经监测到桂林、百色共有4条110 kV线路出现覆冰情况，线路覆冰厚度1～8 mm之间，同日广西电网公司启动冰冻灾害应急预案Ⅳ级应急响应，并召开冰冻灾害应急会议，部署相应的除冰工作计划。广西电网公司所属各供电局及供电公司上下紧密配合，灾害预警部署措施得力，没有发生覆冰情况导致的电网故障及事故。随着气温逐渐回升和稳定，广西电网公司于1月10日解除预警。
2 输电线路覆冰形式及工作要求
自从2008年广西电网公司以及贵州电网公司辖区内发生严重覆冰导致的电网事故后，中国南方电网公司发出紧急通知，要求各有关单位做区域电网以及跨区域电网输电线路的防覆冰、防强风倒塔工程方案优化设计工作，避免发生类似的电网停运事故，保障人民群众的生活需要和财产安全。对此，广西电网公司针对区域内的气候及水文情况，进一步明确了设计原则，落实设计以及施工方案，为线路覆冰以及融冰进行专项设计及技术改造，防止区域范围内的输电线路发生覆冰倒塔事故。
中国南方电网公司组织召开了输电线路防覆冰倒塔的专题设计联络会议，组织有关的设计院及研究院，专门针对冰灾现象和覆冰倒塔事故进行原因分析，并对事故原因进行设计标准的研究和重新定义。原先中国南方电网公司主要实行的是国家标准，并没有专门针对南方冻雨天气的专项防治输电线路覆冰倒塔事故的设计标准。在此次会议上，中国南方电网公司在电网受损原因调研分析的基础上，进行了提高规划设计标准的专题研究，并取得了一致意见。
会议要求在中国南方电网有限责任公司下属范围内的五个省网公司，在进行标准设计和典型造价推广的同时，要充分考虑省网公司区域范围内的气候条件，特别是针对冻雨和覆冰情况，必须进行优化设计，采用监控和除冰相结合的方式，对线路覆冰情况进行及时的跟进和处理，尽量规避线路覆冰对电网运行造成的负面影响。具体工作措施布置如下：①中标承担中国南方电网有限责任公司下属范围内的五个省网公司输电线路标准设计的各设计院和设计公司，除按原定的设计模块要求进行标准化设计外，还要按照原承担线路设计区域和设计阶段开展输电线路防覆冰、防强风倒塔工程模块设计方案的设计优化工作。按照谁设计谁优化的原则进行防覆冰的针对性专项措施方案，明确监控设置以及设防标准，列入标准化设计的模块要求。相应的专项费用按专项计划列具。如果在气象报告显示有线路覆冰区域的模块设计中如果未能体现专项针对性措施，或者是已经完成设计及施工的模块，则按照针对防覆冰情况的专项可行性进行区域专题研究，呈送省网公司并报中国南方电网有限责任公司。②超高压公司以及承担跨网区电网输电线路运行维护的省公司，要根据历年冰灾影响情况，组织设计、可研及施工单位，按照电网覆冰灾害技术研究的要求，对目前跨区域的输变电线路建设工程进行校核及优化。校核及优化原则原则按照标准化设计确认的原则、措施及建议的要求来进行。500 kV及以上的超高压输电线路则可以进行专项的线路防覆冰、防强风倒塔工程优化设计优化方案研究，并由超高压公司组织专家组进行专项评审报中国南方电网有限责任公司批复实施。③对于目前已经处于初步设计阶段的输变电工程项目，无论初步设计审查是否已经进行或者完成，只要未获得初步设计方案批复，则一律增加防覆冰设计方案要求。原则上按照标准化设计中的防覆冰设计要求的原则、措施及建议和参考新颁发的国家设计标准的有关要求，进行设计优化和差异化设计。特别是广西桂林地区和贵州黔东南地区的电网，参与设计的相关设计院要明确提出线路防覆冰、防强风倒塔的工程设计专项优化方案。未提交相应专项方案的初步设计，省网公司不予审批批复。④对于已经取得初步设计批复，目前正在进行施工图设计和施工建设的输变电工程项目，则由承担该输变电工程项目的省网公司根据历年冰灾的影响情况，另外组织设计以及咨询单位，对该输电线路工程进行覆冰情况优化校核，并提出线路防覆冰、防强风倒塔等工程施工优化方案。优化原则参照标准化设计要求，或者按照电网覆冰灾害技术研究会议提出的原则、措施及建设和新颁发的设计标准的相关要求进行实施。
3 输变电线路覆冰危害及优化设计处置方案
2008年初，广西北部受北方强冷空气和西南暖湿气流共同作用的影响出现大面积持续低温、降雪和冻雨等灾害性天气。广西电网公司下属桂林网区出现严重覆冰、倒塔线路，架空输电线路一度陷入停运状态，电网安全运行遭受严重威胁。输电线路覆冰是一种由于连续低温降雪和冻雨引起的气候灾害现象，可以直接引起输电架空线路的导线舞动、输电杆塔倾斜、倒塌、断线及绝缘子闪络等电网线路故障问题。长期以来，如何避免由于线路覆冰导致的电网运行事故已经成为电网安全运行的重点。而要减少或者减轻输变电线路覆冰带来的危害，必须采取相应的优化设计及处置措施如下： ①新建变电站及新建架空线路路径选择必须充分考虑当地的气候情况。在最新的标准化设计要求中，线路路径选择及设计之前，必须进行相应的水文气象资料的搜集并形成相应的水文气象报告，水文气象报告的内容除了五十年一遇洪水位等涉及线路塔基的内容外，更要包含线路路径选择范围内的年降雨、降雪、气温、风速、冰雪情况等特殊气候情况。在进行输电线路路径及走廊选择时，除考虑耕地及林地占用情况外，要更好地基于水文气象报告的要求，充分理解和掌握该地区的恶劣气候情况，仔细研究输电线路的微气候和微地形，尽量避开地形的重冰区，比如风口、顺坡等特殊地形。
②如果输电线路路径选择遇到实在无法避开重冰区域的情况时，应当采用标准化设计中的抗冰设计。按照电网覆冰灾害技术研究会议提出的原则、措施及建设和新颁发的设计标准的相关要求，抗冰设计主要针对无法规避的区域覆冰情况，采用增加爬电距离、改善绝缘子伞裙结构，在绝缘子表面涂憎水涂料等方式，用以加强输电线路的抗冰害能力，防止其发生覆冰及倒塔情况。而在施工以及线路维护建议设计时，应视具体情况区别对待，建议对杆塔横担和绝缘子进行清扫，并且采用线路融冰装置设置，这些都是在运行中可以缓解覆冰情况的有效管理方法。这些运行维护方法必须在设计阶段就进行优化要求和运用配置，这样才能达到最优的电网运行管理效果。
③针对覆冰严重以及线路覆冰灾害严重区域，采用在线监控的方式，加强巡线管理和融冰除冰技术应用。比如广西北部地区由于地理位置的关系，属于覆冰严重以及线路覆冰灾害严重区域，容易受降温降雪凝冻恶劣天气影响。根据历年冰灾影响平况报告，区域内多次出现因冰灾跨区电网出现线路受损故障停运，倒塔、损坏等情况。而线路倒塔后恢复重建困难，恢复时间长，常常引起大面积停电事故。经过广西电网公司组织专家对该区域进行专项方案研究及设计，建议需要对区域内的线路进行覆冰监测，采用远程遥感技术，通过对导线、绝缘子、杆塔覆冰状况进行在线监测，及时掌握输变电线路的覆冰发生发展情况。进而才能采取有效的应对技术措施，比如融冰、除冰等，以防止输电线路出现断线、倒杆塔等事故发生。广西电网公司引入了输电线路灾害预警系统，在线监测装置能明确指出线路覆冰的发生发展的过程和严重情况，能在严重的冰雪气象环境中可靠运行，为输变电设施冰灾预防、处理和恢复提供了有力保障。
④除对输电网进行全程监控预警并及时进行除冰外，还可以在进行输电线路杆塔设计时进行相应防止覆冰的结构优化设计。比如在进行杆塔设计时，应充分考虑由于覆冰形成的外加荷载。对于广西北部桂林地区经常发生严重覆冰的情况，应架设耐覆冰式的线路，这种线路的杆塔比一般的杆塔机械强度大，档距较短，导线的张力较小。为了避免碰线，这种塔型的导线应采用水平布线的排列布置方法，并适当的加大导线和避雷线之间的距离。在选择线路路径时，要特别注意避开峡谷、山巅等冷热空气交汇的区域。
4 结 语
总而言之，输变电网的安全运行是经济发展的重要支撑。电力设计工作者除了采取各种技术措施和管理措施外，还需要根据地区气候条件对输电线路设计进行防覆冰的优化考虑，只有采用有效的防覆冰技术措施，提高输电线路供电可靠性，才能改善供电质量，在经济建设中发挥重大意义。
参考文献：
[1] 王习武.浅谈输电线路抗冰加固改造设计[J].企业科技与发展，2008，（10）.
[2] 蒋兴良.输电线路冰害事故及原因分析[J].中国电力，2005，（11）.
[3] 王或.浅析送电线路覆冰防治措施[J].中国新技术新产品，2011，（18）.
关键词：输电线路；覆冰；优化设计
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）29-0010-02
1 广西输电线路典覆冰存在问题
2008年初广西遭受了历史罕见的低温雨雪冰冻灾害，桂林、柳州、贺州、百色、河池等5个网区的电力设施遭到严重破坏。为了避免广西电网再次遭受低温冰冻灾害的破坏，广西区气候中心开展广西架空输电线路覆冰气象条件区划研究，以摸清广西输电线路覆冰的强度和分布范围，保证广西输电线路安全可靠运行，为广西电网的建设保驾护航。该研究项目分析了广西架空输电线路覆冰的特点、形成冰冻的气候特征、线路覆冰与气象条件的关系，建立了线路覆冰与气象要素的理论模型，绘制了输电线路覆冰气象条件区划图，提出了输电线路抵御冰冻灾害的措施。
2013年1月3日起广西出现了连续降温和降雨天气，日平均气温下降1～3 ℃。1月4日，在广西北部地区，如桂林、贺州、柳州、河池、来宾等市出现了年最低气温，降温幅度也达到年度最大；其中桂林市的最低气温仅为1.2 ℃，而位于桂林地区的融水、三江、资源、全州等县已经出现了道路结冰情况，部分县市道路已经实施道路交通管制，而三江、灵川、金秀、灌阳、全州、兴安、资源等地区已经发布道路结冰黄色预警信号。伴随着连续降温，1月5日广西北部和西部地区出现冰冻情况，并出现线路覆冰情况。运行中的广西电网输电线路覆冰装置监测系统，已经监测到桂林、百色共有4条110 kV线路出现覆冰情况，线路覆冰厚度1～8 mm之间，同日广西电网公司启动冰冻灾害应急预案Ⅳ级应急响应，并召开冰冻灾害应急会议，部署相应的除冰工作计划。广西电网公司所属各供电局及供电公司上下紧密配合，灾害预警部署措施得力，没有发生覆冰情况导致的电网故障及事故。随着气温逐渐回升和稳定，广西电网公司于1月10日解除预警。
2 输电线路覆冰形式及工作要求
自从2008年广西电网公司以及贵州电网公司辖区内发生严重覆冰导致的电网事故后，中国南方电网公司发出紧急通知，要求各有关单位做区域电网以及跨区域电网输电线路的防覆冰、防强风倒塔工程方案优化设计工作，避免发生类似的电网停运事故，保障人民群众的生活需要和财产安全。对此，广西电网公司针对区域内的气候及水文情况，进一步明确了设计原则，落实设计以及施工方案，为线路覆冰以及融冰进行专项设计及技术改造，防止区域范围内的输电线路发生覆冰倒塔事故。
中国南方电网公司组织召开了输电线路防覆冰倒塔的专题设计联络会议，组织有关的设计院及研究院，专门针对冰灾现象和覆冰倒塔事故进行原因分析，并对事故原因进行设计标准的研究和重新定义。原先中国南方电网公司主要实行的是国家标准，并没有专门针对南方冻雨天气的专项防治输电线路覆冰倒塔事故的设计标准。在此次会议上，中国南方电网公司在电网受损原因调研分析的基础上，进行了提高规划设计标准的专题研究，并取得了一致意见。
会议要求在中国南方电网有限责任公司下属范围内的五个省网公司，在进行标准设计和典型造价推广的同时，要充分考虑省网公司区域范围内的气候条件，特别是针对冻雨和覆冰情况，必须进行优化设计，采用监控和除冰相结合的方式，对线路覆冰情况进行及时的跟进和处理，尽量规避线路覆冰对电网运行造成的负面影响。具体工作措施布置如下：①中标承担中国南方电网有限责任公司下属范围内的五个省网公司输电线路标准设计的各设计院和设计公司，除按原定的设计模块要求进行标准化设计外，还要按照原承担线路设计区域和设计阶段开展输电线路防覆冰、防强风倒塔工程模块设计方案的设计优化工作。按照谁设计谁优化的原则进行防覆冰的针对性专项措施方案，明确监控设置以及设防标准，列入标准化设计的模块要求。相应的专项费用按专项计划列具。如果在气象报告显示有线路覆冰区域的模块设计中如果未能体现专项针对性措施，或者是已经完成设计及施工的模块，则按照针对防覆冰情况的专项可行性进行区域专题研究，呈送省网公司并报中国南方电网有限责任公司。②超高压公司以及承担跨网区电网输电线路运行维护的省公司，要根据历年冰灾影响情况，组织设计、可研及施工单位，按照电网覆冰灾害技术研究的要求，对目前跨区域的输变电线路建设工程进行校核及优化。校核及优化原则原则按照标准化设计确认的原则、措施及建议的要求来进行。500 kV及以上的超高压输电线路则可以进行专项的线路防覆冰、防强风倒塔工程优化设计优化方案研究，并由超高压公司组织专家组进行专项评审报中国南方电网有限责任公司批复实施。③对于目前已经处于初步设计阶段的输变电工程项目，无论初步设计审查是否已经进行或者完成，只要未获得初步设计方案批复，则一律增加防覆冰设计方案要求。原则上按照标准化设计中的防覆冰设计要求的原则、措施及建议和参考新颁发的国家设计标准的有关要求，进行设计优化和差异化设计。特别是广西桂林地区和贵州黔东南地区的电网，参与设计的相关设计院要明确提出线路防覆冰、防强风倒塔的工程设计专项优化方案。未提交相应专项方案的初步设计，省网公司不予审批批复。④对于已经取得初步设计批复，目前正在进行施工图设计和施工建设的输变电工程项目，则由承担该输变电工程项目的省网公司根据历年冰灾的影响情况，另外组织设计以及咨询单位，对该输电线路工程进行覆冰情况优化校核，并提出线路防覆冰、防强风倒塔等工程施工优化方案。优化原则参照标准化设计要求，或者按照电网覆冰灾害技术研究会议提出的原则、措施及建设和新颁发的设计标准的相关要求进行实施。
3 输变电线路覆冰危害及优化设计处置方案
2008年初，广西北部受北方强冷空气和西南暖湿气流共同作用的影响出现大面积持续低温、降雪和冻雨等灾害性天气。广西电网公司下属桂林网区出现严重覆冰、倒塔线路，架空输电线路一度陷入停运状态，电网安全运行遭受严重威胁。输电线路覆冰是一种由于连续低温降雪和冻雨引起的气候灾害现象，可以直接引起输电架空线路的导线舞动、输电杆塔倾斜、倒塌、断线及绝缘子闪络等电网线路故障问题。长期以来，如何避免由于线路覆冰导致的电网运行事故已经成为电网安全运行的重点。而要减少或者减轻输变电线路覆冰带来的危害，必须采取相应的优化设计及处置措施如下： ①新建变电站及新建架空线路路径选择必须充分考虑当地的气候情况。在最新的标准化设计要求中，线路路径选择及设计之前，必须进行相应的水文气象资料的搜集并形成相应的水文气象报告，水文气象报告的内容除了五十年一遇洪水位等涉及线路塔基的内容外，更要包含线路路径选择范围内的年降雨、降雪、气温、风速、冰雪情况等特殊气候情况。在进行输电线路路径及走廊选择时，除考虑耕地及林地占用情况外，要更好地基于水文气象报告的要求，充分理解和掌握该地区的恶劣气候情况，仔细研究输电线路的微气候和微地形，尽量避开地形的重冰区，比如风口、顺坡等特殊地形。
②如果输电线路路径选择遇到实在无法避开重冰区域的情况时，应当采用标准化设计中的抗冰设计。按照电网覆冰灾害技术研究会议提出的原则、措施及建设和新颁发的设计标准的相关要求，抗冰设计主要针对无法规避的区域覆冰情况，采用增加爬电距离、改善绝缘子伞裙结构，在绝缘子表面涂憎水涂料等方式，用以加强输电线路的抗冰害能力，防止其发生覆冰及倒塔情况。而在施工以及线路维护建议设计时，应视具体情况区别对待，建议对杆塔横担和绝缘子进行清扫，并且采用线路融冰装置设置，这些都是在运行中可以缓解覆冰情况的有效管理方法。这些运行维护方法必须在设计阶段就进行优化要求和运用配置，这样才能达到最优的电网运行管理效果。
③针对覆冰严重以及线路覆冰灾害严重区域，采用在线监控的方式，加强巡线管理和融冰除冰技术应用。比如广西北部地区由于地理位置的关系，属于覆冰严重以及线路覆冰灾害严重区域，容易受降温降雪凝冻恶劣天气影响。根据历年冰灾影响平况报告，区域内多次出现因冰灾跨区电网出现线路受损故障停运，倒塔、损坏等情况。而线路倒塔后恢复重建困难，恢复时间长，常常引起大面积停电事故。经过广西电网公司组织专家对该区域进行专项方案研究及设计，建议需要对区域内的线路进行覆冰监测，采用远程遥感技术，通过对导线、绝缘子、杆塔覆冰状况进行在线监测，及时掌握输变电线路的覆冰发生发展情况。进而才能采取有效的应对技术措施，比如融冰、除冰等，以防止输电线路出现断线、倒杆塔等事故发生。广西电网公司引入了输电线路灾害预警系统，在线监测装置能明确指出线路覆冰的发生发展的过程和严重情况，能在严重的冰雪气象环境中可靠运行，为输变电设施冰灾预防、处理和恢复提供了有力保障。
④除对输电网进行全程监控预警并及时进行除冰外，还可以在进行输电线路杆塔设计时进行相应防止覆冰的结构优化设计。比如在进行杆塔设计时，应充分考虑由于覆冰形成的外加荷载。对于广西北部桂林地区经常发生严重覆冰的情况，应架设耐覆冰式的线路，这种线路的杆塔比一般的杆塔机械强度大，档距较短，导线的张力较小。为了避免碰线，这种塔型的导线应采用水平布线的排列布置方法，并适当的加大导线和避雷线之间的距离。在选择线路路径时，要特别注意避开峡谷、山巅等冷热空气交汇的区域。
4 结 语
总而言之，输变电网的安全运行是经济发展的重要支撑。电力设计工作者除了采取各种技术措施和管理措施外，还需要根据地区气候条件对输电线路设计进行防覆冰的优化考虑，只有采用有效的防覆冰技术措施，提高输电线路供电可靠性，才能改善供电质量，在经济建设中发挥重大意义。
参考文献：
[1] 王习武.浅谈输电线路抗冰加固改造设计[J].企业科技与发展，2008，（10）.
[2] 蒋兴良.输电线路冰害事故及原因分析[J].中国电力，2005，（11）.
[3] 王或.浅析送电线路覆冰防治措施[J].中国新技术新产品，2011，（18）.