500 kV输电线路覆冰闪络故障原因分析及防范措施 摘要：新时代背景下，我国经济得到了飞跃发展，对于电能的需求也与日俱增，因此做好输电线路的安全保护工作成为当前电力部门的重要任务。由于输电线路上覆冰引起的线路断线频繁发生，对电力系统的安全运行以及经济损失造成了巨大的影响。本文作者分析了500 kV输电线路覆冰闪络故障原因，并提出防范措施。
欧姆接触关键词：500 kV；输电线路；覆冰闪络故障
0、引言
冰闪故障是由于持续高幅值闪络泄漏电流融化冰层所造成的,在此过程中闪络频率应该和电压梯度呈现正比关系,而且闪络电压也和覆冰水电导率、覆冰类型、冰量以及气压都有关系.而再看输电线路的覆冰因素也涉及电路所处地形、地势、气候甚至季节等外界因素,因此冰闪故障的原理及发生状况是相当复杂的。
1、 输电线路覆冰事故的原因分析
输电线路出现覆冰事故并不是偶然的，其中存在着诸多的原因，接下来我们就输电线路覆冰事故的原因进行分析。
1.1、天气与地形共同造成
造成输电线路覆冰现象的罪魁祸首就是恶劣的气候条件，其次在加上特殊的地形状况，使覆冰现象更容易发生。
1.2、设计抗冰厚度不够
在进行输电线路设计时，会根据地理位置、天气状况以及历史经验对抗冰厚度进行估计，然后根据抗冰厚度进行设计，制定一定的抗冰措施，保证对一定的覆冰状况能够轻松解决。但是在进行抗冰厚度的设计时可能出现偏差，或者当年的冰雪灾害比较严重，远远超出了抗冰厚度的设计值，造成对很到状况的发生都没有预警，没有与之相对应的解决对策，最终造成了覆冰事故的发生。
1.3、线路舞动现象
立式轴承座 线路舞动现象，这种现象的发生使之前的覆冰状况产生更严重的后果，因此要避免线路舞动现象的发生。
1.4、覆冰产生的不平衡张力
输电线路的覆冰现象分为均匀覆冰与不均匀覆冰，均匀覆冰虽然会给线路产生过大的荷载，但是不均匀荷载较之均匀荷载，会使输电线路产生不平衡张力，更容易造成输电线路的断裂，铁塔的倾斜或坍塌，会使线路覆冰事故产生更严重的后果。
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2、覆冰的状态类型及其对冰闪的影响
覆冰是附着于超高压直流输电线路绝缘子串上的冰层,它主要被分为以下几种类型. 2.1 雨 凇
雨凇还被叫做“冻雨”,因为它是约-2～3 ℃的过冷水构成的,在和绝缘子直接接触后就形成了覆冰.雨凇具有结冰密实度和透明度高的特点,它会为绝缘子串形成一层厚厚的“冰盔甲”,可以达到1 cm3/g的结冰量.曾有相关资料统计显示,雨凇所形成的覆冰可以造成低闪络电压,极易
导致输电线路由于闪络而短路跳闸.我国在过去10年间由雨凇覆冰所导致的变电站输电线路闪络跳闸现象屡见不鲜,已经成为了变电站发展进程中的顽疾.
2.2 湿雪覆冰
如果在0 ℃以上的环境中下雪,当雪花附着于绝缘子串上时就会融化,并沿绝缘子外部形成滴流现象.当凌晨温度下降到0 ℃以下时,滴流就会逐渐形成冰凌,这就是绝缘子的“桥接”.桥接可以为冰闪闪络提供通道造成输电线路跳闸.而当日间温度再次回升,冰凌融化,还会引起绝缘子串表面的电压分布畸变现象,如此状况下绝缘子性能就会严重下降,此时也会引起闪络跳闸故障.
2.3 雾 凇
雾凇就是空气中的水分子遇冷空气凝结于绝缘子串上的霜结表现,它也是一种典型的覆冰现象,但这种覆冰的结冰密度相对较低,相比于雨凇覆冰厚度只有一半左右,而且不透明,是一种粉状的覆冰现象,因此这种雾凇现象也多发于500公尺以上的高海拔地区.一般情况下由雾凇所引发的冰闪闪络现象是很少见的,它的危害也远不如雨凇大
3、实例应用分析
3.1案例背景
2018-04-14T05：00，某500kV线路两侧开关跳闸，L2相（左边相、迎风侧）故障，重合闸动作、重合成功，保护正确动作。运维人员在376号直线杆塔绝缘子上、下均压环上发现了明显的放电烧伤痕迹，且376号杆塔至开关站间距离与故障测距相符，确认376号直线杆塔上发现的放电点为本次故障点。假山模型
3.2故障原因分析
现场显示，覆冰形态较为透明光滑，并且融冰后绝缘子表面覆冰已基本消失，冰凌长度较长，可以推断故障发生时，绝缘子覆冰桥接程度严重，符合雨凇覆冰特征；同时，雨夹雪的天气状况也更易形成雨凇覆冰。雨凇覆冰是绝缘子冰闪电压最低的一种情况，根据中国电力科学研究院的研究成果，严重雨凇覆冰条件下，500kV绝缘子50%闪络电压梯度为64kV/m，每km闪络电压下降超过4.64%，故障所在区域平均海拔1190m，则50%闪络电压梯度为61.4kV/m，与376号杆塔绝缘子耐受电压梯度61kV/m相近。考虑到凌晨一般为24h
内温度的最低点（非融冰时段），且故障时段为雨夹雪天气，造成376号杆塔绝缘子严重覆冰。覆冰过程中，雨凇覆冰形成的冰凌快速增长，对绝缘子伞裙形成了桥接，同时降雨条件对绝缘子表面具有湿润作用，造成绝缘距离大大缩短，从而发生沿面闪络。覆冰冻融的动态过程中，会将绝缘子表面的污秽物溶解到冰层中，又进一步提高了冰层的导电率。根据均压环和绝缘子表面的放电痕迹，结合故障时段气象条件，综合分析认为故障线路376号杆塔绝缘子发生了覆冰闪络，从而造成跳闸故障。
高炉4、500 kV输电线路覆冰闪络故障的防范措施
随着我国经济快速的发展，我国政府越来越重视电网建设的发展，但是面对这样不可预料的自然灾害对我国电网建设的不利影响，我国的相关人员进行了一定程度上探讨研究。虽在我国的雨雪自然灾害是无法预料的，但是我们依旧可以从改善输电线路做起，做到真正意义上的防范，这些防范措施主要有以下几点：
4.1提高工程设计标准，把好设计和施工质量关
线路设计选线时，尽量避开重冰区，如无法避让可采取：
①在风速和覆冰厚度上要研究，设计条件要至少按30年一遇的强冰雪天气进行设计;
②导线、绝缘子及金具使用加强型的，铁塔要选用呼称高低而且受力较大的;
③减小档距，多设耐张段，多采用耐张塔，尽量减少事故时的影响面积，防止事故扩张;
④注意导线、绝缘子、金具、杆塔、拉线的质量，确保达到设计的应力要求;
⑤塔基的浇筑、导线弧垂要严格按设计施工。
4.2加强日常维护管理，搞好线路通道内障碍物的清理（树木、灌、乔木、配电线路等）
进入覆冰季节前，运行单位及时组织线路巡线员对所辖输电线路进行巡视，仔细检查电力线路可能存在的问题，如拉线的松紧，导线绝缘子的完好，线路通道内树木的生长高度、输电线与配电线的交叉距离等，及时发现及时处理，避免发生覆冰后导线与交叉跨越限距不足的跳闸故障、倒塔、倒杆及断线事故。
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4.3采取辅助可行的防导、地线覆冰措施
①沿导、地线每隔一定间隔装设一个特制的隔冰塑料环，以阻止冰雪沿导线绞合方向逐渐发展成连续的圆筒状冰柱。当冰雪发展到环处被阻挡，使冰继续增厚，直至脱落。
②沿导、地线每隔一定间隔加装带有力臂的防冰球。主要作用是限制导、地线发生继续扭转覆冰。当迎风面覆冰后，由于受到防冰球给导线一个反向扭力的作用，覆冰达到一定厚度时导、地线也不会很快发生扭转，由于受覆冰自身重量和风力的作用，将会发生覆冰自行脱落，避免发生导、地线上形成圆形或椭圆形覆冰。
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