災(zāi)后重建如何防范電網(wǎng)冰災(zāi)再度重演?
http://www.henanjusheng.com 2008-03-24 15:45 來源:云南電力報
覆冰是美麗的自然現(xiàn)象,對輸電線路而言則是不可抗拒的嚴(yán)重自然災(zāi)害,應(yīng)認(rèn)真分析、冷靜對待。
高壓輸電線路一誕生,覆冰就一直在危害電網(wǎng)的安全運行。美國1932年首次了出現(xiàn)輸電線路冰災(zāi)事故,我國1954就發(fā)生了大面積冰災(zāi)事故。國內(nèi)外長期以來一直在探討輸電線路覆冰的形成機理、防止覆冰的技術(shù)措施,以及覆冰后如何采取措施除去電力設(shè)備上的覆冰,幾十年來,雖然提出了上百種防冰、除冰的技術(shù)措施,并在一定程度上減少了冰災(zāi)事故的發(fā)生幾率,但總的來看,目前沒有切實可行的方法和措施應(yīng)對電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重冰災(zāi)事故。
2008年1~2月的冰災(zāi)在全國人民心目中留下了永恒的記憶,既給了人們機遇,也是對我們沒有充分認(rèn)識冰災(zāi)的一個嚴(yán)重教訓(xùn)。有志于挑戰(zhàn)冰災(zāi)的人們不僅踴躍參與抗冰搶險,還為將來如何應(yīng)對類似的災(zāi)害獻計獻策。但是,輸電線路防冰和除冰的措施和方法是目前國內(nèi)外沒有解決的技術(shù)難題,即使有些方法和技術(shù)措施可行,也存在經(jīng)濟性的問題。因此,在研究和預(yù)防類似冰災(zāi)事故的措施中,應(yīng)避免盲目和浮躁,要認(rèn)真分析、冷靜對待此次冰災(zāi),以科學(xué)、實事求是的態(tài)度研究防冰除冰技術(shù)措施。
認(rèn)真分析此次冰雪氣象的特征和規(guī)律,分析發(fā)生冰災(zāi)事故的電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計氣象條件、荷載能量、事故特征、覆冰情況、覆冰的特征、所處位置的地理地形特征,并分析比較為什么附近其它設(shè)備沒有發(fā)生覆冰倒塌等。對于發(fā)生倒(桿)塔、斷線(串)的線路,應(yīng)認(rèn)真分析事故的具體特征,區(qū)別對待事故類型和現(xiàn)象。
冷靜對待此次事故,冷靜對待自然災(zāi)害。覆冰積雪是自然現(xiàn)象,自地球誕生以來就存在的自然現(xiàn)象,既造就了美麗的自然景觀,也給人類的生活帶來嚴(yán)重影響,是人類不可抗拒的。因此,應(yīng)充分認(rèn)識覆冰積雪的自然規(guī)律,減少覆冰積雪帶來的影響和損失。只有在充分認(rèn)識和掌握了輸電線路覆冰的自然規(guī)律后才能有效抑制冰災(zāi)事故的發(fā)生,不能期望短期內(nèi)在抗冰防冰上取得重大突破并杜絕類似事故的發(fā)生。
云南、貴州一直以來是我國電網(wǎng)發(fā)生冰災(zāi)事故最嚴(yán)重的地區(qū)之一。1984年貴州就發(fā)生過輸電線路大面積冰災(zāi)事故,造成輸電線路桿塔倒塌、絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)。而六盤水地區(qū)又是云南、貴州冰災(zāi)最嚴(yán)重的地區(qū),幾乎每年都發(fā)生覆冰現(xiàn)象。自1984年嚴(yán)重冰災(zāi)事故以后,六盤水供電局就積極采取應(yīng)對措施,充分調(diào)查輸電線路發(fā)生覆冰的地形、地理和氣象特征,因地制宜加強設(shè)計,并采取抗冰措施。
六盤水供電局35千伏及以上變電站50座、變壓器容量151.49兆伏安,35千伏及以上輸電線路2107千米,在此次貴州電網(wǎng)的冰災(zāi)事故中,雖然六盤水地區(qū)最大覆冰厚度達到200毫米以上,35千伏倒桿3基,110千伏倒塔1基,220千伏倒塔1基,相對來說,覆冰最嚴(yán)重之一的地區(qū),發(fā)生的覆冰倒桿塔事故相對卻較少。這是六盤水供電局長期積累和采取措施的成果,六盤水供電局抗冰和防冰并取得卓有成效的效果的經(jīng)驗值得借鑒和推廣。
電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生覆冰現(xiàn)象必須滿足三個條件:一是大氣中必須有足夠的過冷卻水滴,這取決于氣象條件,是氣象學(xué)的問題;二是過冷卻水滴被覆冰物體捕獲,這是流體的力學(xué)過程,決定于覆冰物體的流體力學(xué)特性;三是過冷卻水滴立即凍結(jié)或在離開覆冰物體前凍結(jié),這是熱力學(xué)問題,由覆冰物體表面的熱平衡過程所決定。針對電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生覆冰的必要條件,為應(yīng)對將來可能出現(xiàn)的類似冰災(zāi),應(yīng)做好以下基礎(chǔ)工作:
?。?) 加強電網(wǎng)覆冰原始資料的收集和整理
輸電線路桿塔、導(dǎo)線和絕緣子覆冰受氣象條件和地形、地理條件的影響,電網(wǎng)設(shè)備覆冰具有典型的微地形、小氣候特征,即使在大面積的覆冰積雪天氣,受地形、地理條件的影響,電網(wǎng)設(shè)備覆冰仍存在很大的差異,這種差異體表現(xiàn)于電網(wǎng)設(shè)備覆冰的形狀、密度、類型等,這些原始數(shù)據(jù)是分析電網(wǎng)冰災(zāi)事故、采取合理的防冰、除冰技術(shù)措施、加強抗冰設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對于合理采用防冰、除冰技術(shù)措施方法具有重要的指導(dǎo)作用。因此,應(yīng)加強輸電線路覆冰的原始資料的收集和整理,對測量人員進行技術(shù)培訓(xùn)。
?。?) 總結(jié)和發(fā)展“避”、“抗”、“熔”、“改”、“防”五字防冰方針
在總結(jié)輸電線路防冰抗冰經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,我國于上世紀(jì)70年代提出了“避”、“抗”、“熔”、“改”、“防”五字防冰方針,在防止輸電線路冰災(zāi)事故中取得了很好的效果。在已有經(jīng)驗和成果的基礎(chǔ)上,重視和加強“避”、“抗”、“熔”、“改”、“防”五字防冰方針合理應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。
“避”即避開嚴(yán)重覆冰的地區(qū),“抗”即加強抗冰設(shè)計,“熔”即采用熱力熔冰的方法,“改”即改造舊的薄弱線路,“防”是采用輔助的防冰技術(shù)措施。
在設(shè)計輸電線路時,避開嚴(yán)重覆冰區(qū)的“避”的方法是最有效的防止覆冰事故的方法。但有些線路走廊無法避開覆冰區(qū),設(shè)計時就應(yīng)充分考慮線路走廊的地形、氣象等條件,觀測覆冰狀況,保證足夠的抗冰強度,以防止機械和電氣事故。
采用在導(dǎo)線上涂憎水性的涂料來減少覆冰量的“防”方法,由于受涂料老化特性、憎水性以及導(dǎo)線本身結(jié)構(gòu)特征的影響,實施中發(fā)現(xiàn)其防冰效果不明顯,特別是對于長時間的雨凇覆冰。
加強抗冰設(shè)計的“抗”的方法,需要對電網(wǎng)覆冰的微地形、微氣象分布有充分認(rèn)識,因地制宜,目前缺乏充分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
采用短路電流的“熔”的方法,目前對于500千伏沒有經(jīng)驗,且受電源容量的限制。
“避”、“抗”、“熔”、“改”、“防”五字防冰方針的基礎(chǔ)上,我國已經(jīng)制定了《110~750千伏架空送電線路設(shè)計規(guī)范》、《110~500千伏架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、《750千伏架空送電線路設(shè)計暫行技術(shù)規(guī)定》和《重冰區(qū)架空輸電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定》等。但在實際應(yīng)用過程中,受環(huán)境條件和技術(shù)發(fā)展的限制,實施困難,目前的技術(shù)措施還不能適應(yīng)防止電網(wǎng)遭受大面積、長時間冰災(zāi)的實際。
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?。?)因地制宜加強抗冰設(shè)計
雖然此次覆冰導(dǎo)致大面積倒桿(塔)、斷線,但總的來看,云貴高海拔地區(qū)發(fā)生的覆冰事故的輸電線路仍具有微氣象、微地形特征。在今年1~2月我國南方出現(xiàn)大面積冰災(zāi)事故后,出現(xiàn)了全面提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的呼聲。鑒于全面提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)不充分,建議因地制宜,局部加強輸電線路的桿塔抗冰設(shè)計,不宜草率提出全面提高抗冰設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)對我國電網(wǎng)覆冰的微氣象條件、微地理特征進行充分的調(diào)查、系統(tǒng)分析,根據(jù)微氣象條件和微地理特征劃分冰區(qū)等級,在確定冰區(qū)等級的基礎(chǔ)上合理提高輸電線路的抗冰設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),有針對性地補強。對500千伏線路,局部加強設(shè)計時應(yīng)采用50年一遇的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
?。?)系統(tǒng)研究防冰、熔冰預(yù)案
對于將來可能嚴(yán)重覆冰的線路,可研究采用帶負(fù)荷熔冰技術(shù)、直流熔冰技術(shù)、電磁脈沖或陡脈沖機械除冰技術(shù)措施,以及探討除冰防冰的新技術(shù)新方法。
帶負(fù)荷熔冰技術(shù)措施是我國上世紀(jì)70年代就實施和應(yīng)用良好的技術(shù)方法,根據(jù)覆冰的特點和線路的實際情況,研究應(yīng)用于多分裂導(dǎo)線的高頻變壓器熔冰技術(shù)措施。
直流熔冰具有容量要求小,操作簡單等特點,研究移動式直流熔冰技術(shù)方法和裝置。
電磁脈沖和陡脈沖機械除冰方法可應(yīng)用于地線和輸電線路桿塔,除冰前景好,可在國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上研究電磁脈沖和陡脈沖機械除冰方法。
國內(nèi)外已經(jīng)探討了直升飛機熱氣除冰方法、激光除冰方法、微波除冰方法,雖然目前沒有應(yīng)用于輸電線路的除冰,作為新的措施和方法可以開展相應(yīng)的研究。
?。?)深入研究輸電線路覆冰機理
雖然國內(nèi)外對輸電線路覆冰的機理和事故特征有了初步認(rèn)識,但對于分裂導(dǎo)線的覆冰特征和增長、扭轉(zhuǎn)機理認(rèn)識不充分,系統(tǒng)研究分裂導(dǎo)線的覆冰機理、覆冰后的力學(xué)特性以及桿塔結(jié)構(gòu)的覆冰特征,對于采取有針對性的措施、防止冰災(zāi)事故的發(fā)生和發(fā)展具有指導(dǎo)意義。
(作者為重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室教授)