重冰區(qū)架空輸電線路管理制度
1. 目的
覆冰是危害線路安全運行的主要自然災害之一,對線路安全運行危害極大。為保證處于重冰區(qū)架空輸電線路在覆冰季節(jié)能安全、優(yōu)質運行,特制定本制度。
2.適用范圍
本制度適用于***供電局所屬各職能部門、工作站及變電站。
3.術語
重冰區(qū):指輸電線路覆冰厚度達20cm及以上的輸電線路段。
4.相關知識
4.1覆冰的成因
每年的冬末或初春季節(jié)(氣溫在零下五度左右),或者在降雪或雨雪交加的天氣里,在架空線路的導線、避雷線、絕緣子串等處均會有冰、霜和濕雪混合形成的冰層。形成原因是暖氣團爬至冷氣團之上,其所含的大量水分在爬升過程中,不斷地冷卻凝結形成霧和毛毛雨。隨著高度的增加和氣溫的降低,逐漸形成了冷卻水滴、雪花和冰晶,當顆粒過大即開始下降,接近電線、樹木或地面形成霧淞、雪淞或凍雨,并且越結越厚形成了覆冰。
4.2覆冰的種類
根據線路覆冰時的氣溫、風速、水滴直徑等將其分為四類:雨凇、混合淞、霧凇積雪。
(1)雨凇。雨凇是一種非結晶狀透明的或毛玻璃冰層,由空氣中的過冷卻水珠或毛毛雨中水滴與導線表面尚未完全凍結時,正當大風,使之又和一個水滴相碰,在這種反復濕潤下凍結在導線的表面而形成的冰層。通常在0~-3℃和較大的風速(2~20m/s)時最易形成。這類覆冰比重大,在導線上的附著力強,不易脫落。
(2)霧凇。霧凇是一種白色不透明的,外層呈羽狀的覆冰。通常在大霧天形成,當細小的過冷卻水滴、霧?；蛎昱c導線相碰時,由于導線表面溫度低,毛毛雨中水滴潛熱釋放快,另外,因為風速小,下一個水滴飛來前,上一個已完全凍結,雨水之中夾有空氣,從而呈羽狀的覆冰(霜)。最多出現在風速小(7m/s)和溫度低(-3℃~5℃)時,也有在-10℃時形成。這類覆冰的結構疏松,容易自導線上脫落,且比重小,對導線的危害性相對較小。
(3)混合淞。混合淞是一種白色不透明或半透明的堅硬冰,形成時的溫度在-2℃~-8℃之間,風速在2~15m/s內。溫度越高,風速越大,形成的混合淞密度越大。混合淞是在雨凇表面上生長的,生長速度最快?；旌箱翆€路危害最嚴重。
(4)雪(凍結雪)。氣溫降到0℃以下,水蒸汽凝結成雪,呈六角形白色結晶。氣溫低時降雪是不含水分的干雪,與導線相碰不會生成附著雪。然而氣溫在0℃左右(0~+2℃左右)落下的雪花,部分融化而變成濕雪,由于水的表面張力作用能使?jié)裱└街趯Ь€上。當氣溫在+2℃以上時,雪融化成水,不會造成積雪。
覆冰是空氣中過冷卻的水(雨淞)和低溫(約-5℃~7℃)的霧受凍而引起的。因此,形成覆冰的氣象條件是:氣候發(fā)生急劇變化、氣溫低于零度、空氣濕度很大、有風。在濕雪降落時,濕雪一方面粘在導線上,同時又會浸透正在結冰的水,使冰層越來越厚,最厚可達10cm以上。這種情況常發(fā)生于春暖時突降大雪的天氣情況。
4.3影響覆冰的因素
(1)線路通過地區(qū)的地形。地形對覆冰強度有很大的影響,在山江峽谷處覆冰嚴重;草原地帶比森林地帶覆冰嚴重;海拔高的地方比海拔低的地方覆冰嚴重等。
(2)線路與寒流方面間的夾角a。當其他氣象條件相同時,覆冰量與a角成正比。a角達90°時,也就是導線位置和寒流方面垂直時,覆冰最嚴重。
(3)導線懸掛高度。導線掛得越高,覆冰強度越大。其原因是:在高處風的阻力小,因此風速較大。
(4)導線直徑。根據研究結果得知,如果不管覆冰的實際情況如何,都將它化為圓筒形,那么盡管導線直徑有很大的差異,但覆冰厚度幾乎是一樣的,所以計算冰荷載時,可以對各種不同直徑的導線采用同樣的覆冰厚度。這樣,在粗的導線上冰的重量要比細的導線上重,但隨著冰層厚度的增加,這種差別將越來越小,因為當覆冰非常嚴重時,冰柱中導線所占的空間已顯得非常微小了。在導線受單向風作用時,開始形成覆冰。這種情況下,細導線的冰負荷一般說來要比粗導線嚴重。因為細導線形成單向覆冰時,由于冰的重力作用,使導線扭轉,原來不受風的面也受風,最后使整個導線的各面都覆冰,這樣就增加了細導線的冰荷載。
4.4線路覆冰的危害
線路覆冰的危害大致有以下幾種:
(1)損壞桿塔。當導線上的覆冰過厚時,會使桿塔機械荷重超載而折斷。對于直線桿塔,會形成很大的不平衡張麗或斷線張力,超過桿塔設計條件而損壞或傾倒。
(2)線路跳閘。導線上的覆冰不一定同時脫落,對于垂直排列的線路,如果下層導線上的覆冰先脫落,導線就會迅速上升或跳躍,與上層導線相碰,造成相間短路,使線路跳閘,供電中斷。當避雷線覆冰過厚時,將會減小與導線之間的距離,造成放電接地故障。
(3)絕緣子串傾斜、導線嚴重下垂。當線路各檔距內覆冰厚度不均勻時,會使各檔距內導線弧垂發(fā)生很大的變化,造成絕緣子串傾斜,金具承受較大的水平方向作用力。在覆冰嚴重的檔距內,會因導線嚴重下垂,安全距離不夠而造成事故。
(4)絕緣子串覆冰后,會大大降低其絕緣水平。懸式絕緣子串積有的冰雪,融化時可能形成冰柱,使絕緣子串短路,造成接地事故。
5.職責
5.1***供電局生技室負責對《重冰區(qū)架空輸電線路管理制度》的制定、修改及完善工作。
5.2***供電局下屬各部門負責制度的執(zhí)行。
5.3線路、變電主任工程師負責對本制度的實施情況進行監(jiān)督和考核。
6.過程描述及監(jiān)測
6.1***供電局按“避、抗、溶、改、防”五字方針進行防冰雪工作?！氨堋奔丛谶x擇線路路徑時,應盡量避免橫跨山口、丫口、風口、胡泊等,避開冷、熱空氣交匯處?！翱埂奔刺岣咴O計標準,抵御冰負荷,保證線路的安全可靠,在桿塔設計時,應考慮覆冰荷重,選擇合理的氣象組合條件;對經常發(fā)生嚴重覆冰的地段,應選用機械強度較高的桿塔;導線應采用水平排列,并增大導線、避雷線的安全系數,適當增加導線與避雷線之間的距離。“溶”就是用大電流溶去導線覆冰?！案摹奔丛O計靠考慮不周,線路受冰害后,改道避開重冰區(qū)?！胺馈奔囱芯啃鹿に?、新材料、防止導線覆冰。
6.2防冰雪管理工作應明確主管領導和專責人的具體職責。***供電局防冰雪主管領導為線路、變電主任工程師,由線路專責和變電專責負責具體的冰雪防治管理工作。
6.3對重冰區(qū)架空輸電線路覆冰的預防,常用的預防冰雪技術措施主要有以下幾種:
6.3.1防雪環(huán)或防冰環(huán)。根據冰雪在導線周圍旋轉而形成雪筒的原理,為了減輕濕雪附著于架空線路形成的著雪,防止積雪沿導線周圍旋轉,或者防止跨距較長的導線自身和著雪一起旋轉從而繼續(xù)擴展成雪筒是完全必要的。若著雪不旋轉,只在上風側上發(fā)展,不久就會因自重而脫落。阻雪環(huán)是與導線外徑相等的金屬扣環(huán)。利用弧垂和阻雪環(huán),使雪在阻雪環(huán)上徑向堆積至一定量時,在風和導線自振時脫落。為防止導線自身旋轉,可在檔距中間安裝防振錘。
防冰環(huán)通常安裝距離是根據導線一個完整的絞扭距為一個節(jié)距。由于撞擊到導線上的水滴或霧滴,在凍結釋放的潛熱還沒有全部散發(fā)的環(huán)境中,導線表面就會出現水膜,并且由水膜在導線上形成細小的“河流”,沿導線流動。防冰環(huán)可截住由水滴或霧滴形成的“河流”,使之離開導線。若沒有防冰環(huán),導線表面上的流水,在沿導線流動過程中,凍結釋放的潛熱全部散發(fā)后形成冰,由于水滴或霧滴不斷撞擊到導線表面或冰面就形成導線覆冰增長。
6.3.2機械除冰。機械除冰可以在線路停電或帶電情況下進行。當線路停電時,可以從地面上向導線、避雷線上拋擲短木棍將覆冰打掉,或者用木棒、竹竿敲打。在線路帶電時,應用與線路電壓等級相符的絕緣棒敲打。此外,也可以用木制套圈套在導線上,用繩子順著導線拉,以消除覆冰?；蛘哂没囀匠鞒２捎脵C械除冰時,應注意不要損傷導線、避雷線和絕緣子。
6.3.3電流溶解除冰。電流溶解除冰主要有短路電流溶冰、帶負荷溶冰、增加符合溶冰、在覆冰線路上附加支流裝置溶冰、附加電流脈沖五種方法。在覆冰初期,通過改變電網運行方式來增大線路負荷電流,使導線發(fā)熱,將覆冰融化落地?；蛘邔⒕€路與系統(tǒng)解開,將其一端三相短路,另一端用特設的變壓器或發(fā)電機供給短路電流,使覆冰融化。這種方法會使線路電能損耗增大,電壓降低,不可長期使用。
6.3.4特殊導線防冰
6.3.4.1復合導線防冰。防冰用的復合導線是在普通鋼芯鋁絞線的基礎上將鋼芯與鋁線絕緣,利用開關裝置切換達到除冰目的。即正常情況下由鋁線傳送負荷,覆冰季節(jié)則利用開關裝置切換由鋼芯導電,利用鋼芯的高電阻、高損耗融冰或保持導線在冰點以上。
6.3.4.2耐熱導線防冰。利用高強度耐熱鋁合金導線防冰具有實際意義,重冰區(qū)采用耐熱導線,在覆冰季節(jié)人為增加輸送負荷,使導線發(fā)熱除冰。
6.3.4.3采用鋁包鋼絞線作導線。鋁包鋼絞線一般用作良導體避雷線,也用于大跨越上作導線。在海拔多冰雪地區(qū)采用鋁包鋼絞線可以加強導線機械強度;導線弧垂較鋼芯鋁絞線可減少41.6%,使用檔距大。
6.3.5線路“消極”抗冰法。根據長距離線路中只有部分線路是重冰區(qū)的特點,采用“消極”抗冰處理。即拆除重冰區(qū)段地線,以提高抗覆冰能力。拆除地線可避免導線脫冰跳躍舞動引起對地線閃絡;減少桿塔覆冰荷載,提高桿塔抗覆冰水平;同時避免因地線覆冰而引起的一系列事故。
6.4處于重冰區(qū)的線路要進行覆冰觀測,有條件或危及重要線路運行的區(qū)域要建立覆冰觀測站。研究覆冰性質、特點,制定反事故措施,特殊地區(qū)的設備要加裝溶冰裝置。
6.5經實踐證明不能滿足重冰區(qū)要求的桿塔型式、絕緣子串型式、導線排列方式應有計劃地進行改造或更換,做好記錄,并提交設計部門在同類地區(qū)不再使用。
6.6覆冰季節(jié)前應對線路作全面檢查,消除設備缺陷,落實除冰、溶冰和防止導線、地線跳躍、舞動的措施,檢查各種觀測、記錄設施,并對溶冰裝置進行檢查、試驗,確保必要時能投入使用。
6.7在覆冰季節(jié)中,工作站應對重冰區(qū)線路進行專門觀測維護,加強巡視、觀測,做好覆冰和氣象觀測記錄及分析,研究覆冰和舞動的規(guī)律,隨時了解冰情,適時采取相應措施。
6.8針對線路大跨越區(qū)段,工作站應在覆冰季節(jié)設專人監(jiān)視導地線覆冰情況,做好記錄,進行長期的氣象、覆冰觀測記錄和分析工作。
7.相關文件
7.1《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》
7.2《 中國南方電網有限責任公司十項重點反事故措施 》
7.3《 云南電網公司架空輸電線路巡視作業(yè)指導書 》
7.4《架空送電線路運行規(guī)程》
7.5《 ***供電局架空輸電線路現場運行規(guī)程 》
8.相關記錄、表格
8.1特殊區(qū)段劃分表
