(中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 510000)
摘要：特高压输电线路覆冰积雪是极其复杂的自然现象，具有极大的随机性和不可预见性，并且具有极强的破坏性，严重影响着工农业生产和人们的日常生活。特高压输电线路覆冰积雪是涉及气象学、流体力学、空气动力学、电工学、热力学等多学科的复杂现象，特高压输电线路抗冰技术涉及的学科更多，除了以上涉及的学科之外，还取决于材料、传感和工艺等多方面的问题。因此，本文基于覆冰积雪的影响对特高压输电线路抗冰技术风险防范管理措施进行相应探讨。
关键词：特高压；输电线路；抗冰技术；风险防范
一、覆冰积雪的影响与研究
2018 年1 月24 日以来，我国华南和华东地区普遍出现大面积的积雪冰冻天气，人们的日常生活、出行、生产受到严重影响。对于10 年前的2008 年南方大面积冰冻灾害，人们至今依然记忆犹新。10年后的今天，近似于2008 年的大面积冰雪风暴再次覆盖华南、华东和西南大部分地区的电网，多地发布了黄色预警，供电负荷急剧增大，并出现不同程度供电紧张的状况。我国某省上百条10 kV 及以上电压等级输电线路因覆冰积雪而中断供电，多条110~500 kV 电压等级输电线路以及特高压直流输电线路发生覆冰舞动。随着覆冰越来越严重、气温越来越降低，虽然输电线路覆冰舞动的现象会越来越少，但倒塔、断线、闪络跳闸的故障和事故将越来越多，不计其数的输电线路将面临倒塔、断线、闪络跳闸的潜在危害，充分显示出自然灾害的不可抗拒性和应急处置的极度困难性。
2008 年的冰灾以后，我国各个领域对冰雪灾害的防御研究投入了极大的热情，在绝缘子覆冰形成与导致放电的机理和闪络特性、导线覆冰监测与覆冰形成及其导致灾害的机理、憎水性表面对导线覆冰的影响、输电线路覆冰防护与防冰减灾方法、输电线路交直流融冰方法与低居里磁热线防冰方法、融冰装置开发与实践实施等各个方面的研究取得了极大的成功，建立了独具特色、不可替代的自然覆冰研究基地，推动了国际覆冰研究领域的进展，研究成果多次获得了省部级自然科学奖、科学技术进步奖和国家级科技进步奖励。随着连续10 年时间没有出现重大冰雪灾害事故，人们普遍认为冰雪灾害的问题已经解决，电视、报纸等各种媒体以及少数专家大肆渲染我国在冰雪灾害防御方面取得了巨大成功，解决了电网冰雪灾害的问题。其实不然，在自然灾害面前，人类十分渺小。虽然在科技进步方面取得了巨大成功，但在面临自然灾害所采取的处置措施方面还存在很多问题。
覆冰积雪是极其复杂的自然现象，具有极大的随机性和不可预见性，并且具有极强的破坏性，严重影响着工农业生产和人们的日常生活。虽然目前我国在这方面的研究走在国际的前列，而且多年来一直处于国际领先水平，但是特高压输电线路抗冰技术问题也一直在探索中。国内外长期以来开展了持续的研究，在机械方法、热力方法、电磁方法、激光方法、涂料方法以及各种新材料的研究应用上取得一些突破，但对于特高压输电线路抗冰技术风险防范问题，目前采用的方法比较单一。各种方法在不同的环境和使用条件下有一定的效果，但或多或少存在局限性，特别是面对大面积冰雪灾害，没有任何一种方法能完全解决问题或一劳永逸。在冰雪灾害的形成及其导致灾害的机理上，仍存在很多问题没有解决。首先是覆冰的自动监测问题，国内外至今没有解决；其次是覆冰灾害的预警预报问题，虽然气象部门对于大区域冰雪气象天气条件的来临有了较为准确的预报，但是对于发生冰雪灾害的微气象、微地形覆冰的预报问题目前仍是没有解决的难题，而这又是特高压输电线路覆冰积雪的主要原因，这些问题的存在制约了各种技术措施的应用和实施效果，导致不可避免地仍然会发生冰雪灾害。特高压输电线路覆冰积雪导致导线断裂、闪络跳闸引起的停电事故仍不可避免。因此，防治特高压输电线路覆冰积雪是长期的课题，不是短期可以完全解决的重大科学技术难题，无论是研究人员还是运行人员都应该有充分的思想准备，在实践中不断积累经验，继续研究，逐步推动特高压输电线路抗冰技术风险防范工作。
二、抗冰技术风险防范管理措施
（一）合理采用扩径导线的抗冰技术
导线直径越大，覆冰厚度就越小。与普通导线相比，在传输能力相同的情况下，扩径导线具有更好的抗冰雪灾害的效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，在一些微气候、微地形重覆冰地区，使用有效导电面积相同的扩径导线来代替分裂导线，能显著提高抗冰强度，达到被动、经济、非人工干预的防止冰雪灾害的目的。
（二）提高导线表面电场强度的抗冰技术
覆冰导线表面电场强度达到一定值时会产生电晕放电。电晕放电产生的能量可以抑制覆冰的产生和增长。因此，在电磁环境允许范围内，通过采用较小导线直径提高覆冰导线表面电场强度而获得电晕效应，可以实现特高压输电线路的抗冰，该方法可用于局部地区的冰灾防御。研究表明：表面电场强度在可以允许使用1.5~1.6 MV/m 时，交流输电线路覆冰厚度降低60%以上，直流输电线路覆冰厚度降低75%以上，在覆冰条件下产生的电晕效应足以防止输电线路在重度覆冰地区发生冰灾。
（三）增大导线放线张力抑制扭转的抗冰技术
自然条件下导线往往产生偏心翼形覆冰而造成导线扭转，从而形成圆柱体覆冰，不仅使得表面冰层难以脱落，而且加速覆冰的增长，更容易导致冰灾事故的发生。通过增大导线放线张力、分散安装平衡锤、失谐摆等方式，不仅能够抑制导线覆冰扭转，而且可以大幅度抑制覆冰导线的舞动事故。而抑制导线扭转，可以使导线表面形成的是翼型覆冰，待覆冰增长到一定程度时，导线冰层可以在自然风的作用下由于振动力和风力的影响而自行脱落，实现非干预式被动脱冰和抗冰减灾的目的。
（四）在导线上安装发热阻冰环、阻雪环等装置的自然除冰法
“七五”期间，武汉高压研究所提了出低居里磁热线防冰方法，效果显著，只因成本高昂而没有全面推广应用，但还是利用低居里磁热材料制成低居里磁热线发热阻冰环，通过分散安装的方式使导线上的覆冰局部融化致冰分段断开，便于覆冰自行脱落；阻雪环可以在导线覆冰堆积到一定程度时，依靠风力、重力、辐射以及温度突变等作用而使导线覆冰自行脱落。虽然目前常用的超疏水防冰涂料在实际防冰中会失去作用，但是配合本方法可使超疏水涂料在输电线路防冰中得到有效的利用，这种方法结合憎水性涂料等使用，可取得意外的效果。
（五）分裂导线负荷电流转移融冰技术
2009年，重庆大学与湖南省电力公司研究探索该方法，经过多年的研究、试验，已经取得了重要进展，实现了非干预的智能化覆冰防御。该方法由智能装置根据其自行监测、测量的覆冰参数、覆冰状态和气象参数以及输电线路传输电流的动态状态，分析、计算、优化、选择和组合，将分裂导线的负荷电流按照优化的时间和需要的融冰电流密度循环转移到其中1 根或几根子导线上，使子导线上流过的电流增加，利用其热效应进行抗冰。通过这种分组循环转移电流的融冰方法及其智能融冰装置，可以实现正常供电自动防冰、融冰的目的，解决目前交、直流短路融冰存在的中断供电、无目的性和装置高成本、极其笨重的问题。
（六）其他各种辅助技术措施
国内外几十年来探索过很多方法和措施，特别是2008 年大面积冰灾以后，在激光除冰、热气除冰、机器人除冰等各个方面开展了广泛研究，取得了很大的进展，很多方法具有很好的应用前景，应该在工程实践中逐步推广和不断完善，以适应智能化电网的发展要求。
三、结语
虽然特高压输电线路抗冰技术风险防范的研究在不断取得进展，但仍有很多科学和技术问题需要继续深入研究和探索。抗冰减灾应根据科学技术的进步，合理采用综合方法和技术措施，特高压输电线路发生冰灾的类型多样，应根据它的特性，除采用相应的抗冰技术之外，更重要的是探索和研究并采用更简单、经济的非人工干预方法和先进的可实现特高压输电线路抗冰技术风险防范管理智能化。
参考文献:
[1]蒋兴良，董冰冰，张志劲等.绝缘子覆冰闪络研究进展[J].高电压技术，2014，40(2)：317-335.
[2]蒋兴良，易辉.输电线路覆冰及防护[M].北京：中国电力出版社，2002.
论文作者:马智
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/9
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