论文导读:输电线路是电网的大动脉,是连接各个变电站、各重要用户的纽带,担负着将强电流长距离输送的任务。输电线路一般分布在平原及高山峻岭及荒山野外,它跨越江河,直接受到风、雨、雪、雾、冰、雷等自然环境的影响,同时还受到洪水、滑坡等自然灾害的侵害、人为的损坏和动物危害等许多难以预见的破坏,经常引起线路单相接地短路故障,造成大面积停电,直接影响着工农业生产和人们的正常生活。由于近年来随着拉马德雷现象的影响,全球气候变冷,加剧了覆冰的形成。
关键词:输电线路,覆冰,故障
1引言
随着我国工农业生产的迅速发展和社会用电需求的不断增强,各地相继建成并投产的电网日益增多。输电线路是电网的大动脉,是连接各个变电站、各重要用户的纽带,担负着将强电流长距离输送的任务。输电线路的安全运行,直接影响到了电网的稳定和向用户的可靠供电。
输电线路一般分布在平原及高山峻岭及荒山野外,它跨越江河,直接受到风、雨、雪、雾、冰、雷等自然环境的影响,同时还受到洪水、滑坡等自然灾害的侵害、人为的损坏和动物危害等许多难以预见的破坏,经常引起线路单相接地短路故障,造成大面积停电,直接影响着工农业生产和人们的正常生活。随着电网的不断发展延伸,输电线路通过复杂地形及恶劣气候地区的不断增多,由此引发的线路事故也不断增多。因此,分析引起输电线路故障的原因,采取防治措施,是提高输电线路安全运行的关键。
由于近年来随着拉马德雷现象的影响,全球气候变冷,加剧了覆冰的形成。去年华中地区出现的冻雨、雨雪天气,其覆冰厚度达到了70-80mm,严重超出了设计标准。造成了大面积、长时间的跳闸停电事故。因此覆冰是严重威胁我国输电线路安全运行的主要因素之一,分析覆冰的成因及影响因素,进而有效的预防和降低事故的危害性摆在了电力工作者的面前。
2覆冰引发输电线路故障因素分析
2.1覆冰事故类型
根据我国输电线路各类冰害事故分析,覆冰线路的事故可归纳为以下四类[1-6]:
2.1. 1线路覆冰的过荷载事故
过负载事故为导线覆冰超过设计抗冰厚度,即覆冰后质量、风压面积增加而导致的机械和电气方面的事故。这种事故造成金具损坏、导线断股、杆塔损折、基础下沉、绝缘子串翻转、撞裂等机械事故;也可能使弧垂增大,造成闪络和烧伤、烧断导线的电气事故。
2.1.2不均匀覆冰或不同期脱冰事故
相邻档的不均匀覆冰或线路不同期脱冰会产生张力差、损坏金具、导线断股、绝缘子损伤或破裂、导线电气间隙减少,边相碰撞发生闪络,也有可能使杆塔扭转、折断。
2.1. 3绝缘子串冰闪事故
绝缘子覆冰或被冰凌桥接后,绝缘强度下降,泄漏距离缩短,形成闪络事故;溶冰时,绝缘子局部表面电阻降低,形成闪络事故。闪络发展过程中持续电弧烧伤绝缘子,引起绝缘子绝缘强度降低加剧了绝缘子串的闪烁。
2.1. 4覆冰导线舞动
不均匀覆冰会使导线产生自激振荡和舞动,从而造成金具损坏、导线断股及杆塔倾斜和倒塌等现象。
2.2影响覆冰的因素[2-7]
影响导线覆冰的因素很多,主要有地形及地理条件、海拔高程、风速风向、气象条件、覆冰凝结高度、导线悬挂高度、导线直径、导线扭转性能、水滴直径、电场强度及负荷电流等,以下分别阐述:
2.2.1气象条件对覆冰的影响
影响导线覆冰的气象因素主要有四种,即空气温度、风速风向、空气中或云中过冷却水滴直径、空气中液态水含量。这四种因素的不同组合确定了导线覆冰类型。雨凇覆冰形成的温度较高,一般在-5-0℃之间,水滴直径大,一般在10-40μm;对于雾凇覆冰,温度较低,在-8℃以下,水滴直径在1-20μm之间;混合凇介于二者之间。论文大全。气温高、风速大时形成雨凇;当温度低、风速小时形成雾凇;混合凇的形成介于二者之间。风对导线覆冰起着重要的作用,除了风速对覆冰有影响外,风向也是决定导线覆冰轻重的重要参数,风向与导线平行或风与导线之间的交角小于45℃或150℃时,覆冰较轻;当风向与导线垂直或风与导线之间的交角小于45℃或150℃时,覆冰严重。
2.2.2季节的影响
输电线路的覆冰主要发生在前一年11月至次年3月之间,尤其在入冬和倒春寒时覆冰发生的概率较高。
2.2.3地形及地理条件的影响
导线覆冰的轻重害取决于山脉走向、坡向与分水岭、台地、风口、江湖水体等因素。在山区导线覆冰受地形及地理的影响更为严重。
(1) 山脉走向与坡向对导线覆冰的影响。东西走向山脉的迎风坡在冬季覆冰较背风坡严重。论文大全。如秦岭的山脉北坡,冬季受寒冷气流袭击,气候寒冷,覆冰严重。
(2) 山体部位(垭口、高山分水岭、地形抬升等微地形)对导线覆冰的影响。垭口是气流集中加速之处,当线路处于垭口或横跨垭口时,将导致风速增大或覆冰量增大;线路翻越分水岭,空旷开阔,容易出现强风及严重覆冰情况,尤其在山顶及迎风坡侧,含有过冷却水滴的气团在风力作用下,沿山坡强制上升而绝热膨胀,使得过冷却水滴含量增大,导致导线上覆冰加重;另外在平原或丘陵中拔地而起的突峰或盆地中一侧较低另一侧较高的台地及陡崖,湿度较大的冷空气容易沿山坡上升,在顶部或台地上形成云雾,当冬季寒潮入侵时便会出现严重覆冰现象。这些现象在四川、湖南、云南和贵州山区很普遍。
2.2.4江湖水体的影响
输电线路邻近较大的江湖水体使空气中水汽增大,当寒潮入侵,气温下降至0℃以下时,由于空气湿度大,导线覆冰严重;当输电线路附近无水源时,湿度相对较低,形成的导线覆冰较轻。覆冰受水汽影响的典型地区如江西省梅岭山区。
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