摘要：输电线路覆冰是一种很常见的自然气象，也是威胁电网安全运行的重要因素之一。本文针对输电线路覆冰严重超过设计条件而引发的断线倒塔事故深入研究分析事故原因，有利于加强和改善输电线路的抗覆冰能力，有效降低输电线路事故，为构造坚强电网打下基础。
关键词：35kV集电线路；线路覆冰；事故分析
一、九龙坡风电场35kV集电线路设计情况
九龙坡风电场35kV集电线路位于洱海与宾川县的分水岭上，全线海拔高程在 2640m～3110m 之间，集电线路总长度16.1km。集电线路两回，汇集送至110kV斗顶山升压站。
设计气象条件 ：云南省Ⅱ级气象区(C=10mm，V=30m/s)
导线和地线：主干线导线型号为LGJ-240/30钢芯铝绞线，T接线导线型号为LGJ-95/20钢芯铝绞线。地线型号为OPGW-50，24芯。
绝缘水平：直线杆悬垂绝缘子串采用4片，耐张绝缘子串则相应增加一片，即采用5片。
空气间隙选择为：
外过电压：0.66m
内过电压：0.46m
运行电压：0.31m
杆塔：本工程直线、转角、耐张及终端塔均采用鞍山塔厂型录《35～110kV送电线路铁塔通用设计型录》中的定型铁塔。单回路为上字形排列，双回路为垂直排列。
铁塔基础：采用现场浇制钢筋混凝土立柱式基础。
二、线路覆冰情况及事故
2016年春节前，云南发生北方冷空气入侵，据云南气象台报道，冷空气强度的重现期在30年以上。多地气象台站最低气温达到-5至-8℃，出现下雪和覆冰情况，天气过程历时3至5天。山上输电线路出现了严重覆冰。
本工程地处洱海与宾川县的分水岭上，海拔高程 2640m～3110m，洱海水汽来源丰富，加之气流由地形高差引起的抬升，山顶水汽极为丰富，当寒潮入侵气温降低至零度以下时，电线上即形成了超过设计条件10mm的严重覆冰。根据事故现场覆冰的测量，导线上的覆冰直径在210-280mm，冰的性质为较密实的雾凇，密度约0.3g/cm3左右。按标准密度0.9 g/cm3折算后的导线覆冰计算如下：
1、根据现场（见图1）覆冰情况推算导线标准覆冰厚度的计算
取导线上覆冰外径220mm,密度γ＝0.3g/cm3.
由冰的比载公式g2＝b(d+b) γ0/1000S
按换算前后重量相等建立方程式
πb(d+b)γ0＝πb1(d+b1)γ1
式中
b－导线在标准情况下覆冰的厚度，mm;
d－导线直径，240/30 d＝21.6mm；
γ0－标准情况下冰的密度，0.9g/cm3;
b1－导线实际覆冰的厚度，b＝（220－21.6）/2＝99mm;
γ1－导线实际覆冰的密度，0.3g/cm3;
化简方程式
b＝b1(d+b1)γ1/(d+b)γ0
代入
b＝99(21.6+99)0.3/(21.6+b)0.9
b2+21.5b-3993＝0
解二次方程式
b＝53mm
即导线实际覆冰折算到标准情况下的厚度不小于53mm。
其覆冰厚度不小于50mm。本工程导线为LGJ-240/30钢芯铝绞线，设计气象条件 C=10mm，V=30m/s，根据有关文献可以算出导线破坏时的覆冰厚度是42mm。
2、根据导线破坏计算覆冰厚度
（1）导线破坏时的比载
公式 gB＝óB√（24î/L2+gm2/óm2）
式中
gB－电线破坏时的比载，kg/m•mm2
óB－电线破坏时的应力，26.55 kg/mm2
L－档距，取300m
gm－电线最大应力时的比载，6.676x10-3 kg/m•mm2
óm－电线最大应力，10.62 kg/mm2
î－电线破坏时的伸长ξB与最大设计应力时的伸长ξm之差。
î＝îB－îm＝（5.05－1.35）x10-3＝3.7x10-3
代入
gB＝26.55√（24×3.7×10-3/3002+6.6762×10-6/10.622）
＝26.55√（1.123×10-6＋1.168×10－6）
＝27.73×1.497×10－3
＝31.21×10-3 kg/m•mm2
（2）电导线破坏时的覆冰厚度
CB＝－d/2√((d/2)2+1000A(gB-g1)/0.9ð)）
式中
CB－电线破坏时的冰厚，mm
d－电线外径 21.6mm
A－电线截面积,275.96mm2
ð－3.1416
gB－电线破坏时的比载，kg/m•mm2
g1－电线自重比载，kg/m-mm2
0.9－冰的比重
代入
CB＝－10.8+√((10.8)2+1000x275.96(31.21-3.342)x10-3)/0.9ð)
＝－10.8＋√116.64+2720
＝－10.8＋53.26＝42.5mm
以上计算说明了集电线路发生断线时覆冰出现过载，导致集电线路主干线和T接线上出现了多处断线，从图2照片上导线的断口也可看出为导线过载拉断的痕迹。另外，因铁塔设计系选用10mm冰区的塔型,铁塔出现塔身严重扭曲变形。
三、事故原因分析
1、天气出现不可预见的超重现期情况，发生严重的低温冻结覆冰。
线路设计的重现期规程规定为30年，今年云南气象台报道的冷空气强度的重现期在30年以上。冰凌的冻结强度也超过规程规定。
2、设计覆冰厚度选用10mm,过低。
集电线路地处洱海与宾川县的分水岭上，海拔高程在 2640m～3110m，水汽来源丰富，地形高差引起的气流抬升严重等因素，其地理位置是一个典型的微气象点。该地区多年设计的线路，海拔在2300-2400以上时，均是按覆冰20mm及以上来选择。
3、设计中对重冰区线路的非常措施是否给予重视。如不宜采用400m以上的档距、避开大高差地形、导线采用水平排列方式等。
四、处理建议
1、重新划分线路冰区。
2、选用相应冰区的导线、地线和铁塔。
3、重冰区的绝缘水平宜适当提高。
4、重冰区线路不宜采用400m以上的档距。
论文作者:李亚波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/13
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