雪灾对国家电力设备影响及改进措施
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有关雪灾对国家电力设备影响及改进措施，雪灾对国家电力设备的破坏，覆冰的成因及影响，设计时引用标准偏低，防覆冰、融冰和除冰技术欠缺，输电走廊的地段选取问题等，四项改进措施参考。 一、基本状况 2008年1月中旬我国南方地区普降大雪，持续的低温、雨雪和冰冻灾害造成输电线路大范围覆冰，多条输电线路由于覆冰严重导致停运，上千条各压等级的电力杆塔因无法承受覆冰重量而倒塌。 南方区域电网的贵州、广西、云南、广东等4个电网10kV及以上线路7541条被迫停运，其中110kV及以上线路588条； 35kV及以上变电站859座被迫停运，其中110kV及以上变电站270座；10kV及以上线路电杆倒塌及损坏126 247座。 二、电力设备存在的问题的分析 1．覆冰的成因及影响 覆冰形成的气象因素主要有气温、空气湿度、风速和风向，即需要具备足以冻结的气温条件（一般小于0℃），同时需具备较高的空气湿度。空气相对湿度一般大于85%，当具备了形成覆冰的温度和湿度条件后，风速的大小和风向是决定覆冰荷载的重要参数，最适宜覆冰的风速一般为1～10m/s。【雪灾对国家电力设备影响及改进措施】 风对覆冰的影响表现为：覆冰首先在导线迎风面上生长，当迎面达到某一覆冰厚度时，在不平衡重力的作用下产生扭矩，使导线发生扭转，则在导线的另一迎风面上产生覆冰，反复多次后在导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。通常小导线的覆冰多呈圆形，而大导线的覆冰则多呈椭圆形，不扭转的导线上覆冰形状多为扁平状。 覆冰种类大致可分为雨凇、雾凇、混合凇和积雪4类。雨凇是大气中的过冷却水滴在导线上冻结形成的透明状冰壳，其附着力很强，质量密度较大，一般为0.6～0. 9g/cm3；雾凇是大气中的水汽过饱和时在导线上附着或升华凝结，形成针状或羽毛状结晶，其冻结不密实，附着力较弱，质量密度较小，一般为0. 1～0. 4g/cm3；混合凇为雨凇和雾凇交替形成的不透明或半透明的覆冰，质量密度一般为0. 4～0. 6g/cm3；积雪是由自然降雪黏附在导地线上形成的，有干、湿雪之分，干雪附着力很弱，质量密度较小，一般小于0. 1g/cm3，而湿雪附着力也不强，质量密度稍大，一般为0. 1～0. 5g/cm3。 雨凇覆冰是最严重的一种覆冰形式，对电网危害最大。雨凇形成的最适宜气象条件为：气温-5～0℃，相对湿度大于90%，风速1～8m/s。如果不具备以上条件，雪直接落在导线等一次设备上不会冻结形成雨凇，而只会形成湿雪，对电网不会形成危害，如严寒的东北、西北和华北等地区，尽管雪很大，但按同样标准进行建设的输电线路，几乎没有出现过导线等大量一次设备覆冰事故，受冰害程度比南方区域电网要轻得多。 2．设计时引用标准偏低 此次冰雪灾害暴露出部分地区在电网线路设计时，引用的设计标准偏低，难以满足极端冰雪灾害的要求。关于线路气象条件重现期的设计标准，我国南方地区2008年遭遇的冰雪灾害为50年一遇，部分地区为百年一遇，而覆冰厚度甚至超过了百年一遇的设计标准，导致导线断线和杆塔倒塌，引发输电线路大范围停电事故。根据导线上覆冰后的重力计算，50mm厚冰产生的张力是10mm厚冰的4.84倍，80mm厚冰产生的张力是10mm厚冰的9.54倍，100mm厚冰产生的张力是10mm厚冰的14. 87倍。 根据南方地区多年的气象条件，设计时耐张塔所能承受的冰厚一般设为10mm，500kV输电线多采用400/35的导线。1m长的400/35导线自重为15. 11kN，导线上履冰10mm厚增加的重力为9.2kN。 此次雪灾冰害事故中，我国南方很多省份如贵州、湖南等地导线上凝冰经常达到50～100mm，最大达到110mm，覆冰厚度普遍为设计标准的4～5倍，即耐张塔承受的张力普遍比平时约高出10倍，远远超过了我国现行的电网设计标准，因此出现了众多电力杆塔难以承受重负而倒塌的现象。 我国南方地区在本次冰雪灾害中杆塔倒塌如此之多（影响20个省、自治区、直辖市）、规模之大、影响之广、修复之困难，值得认真反思和总结。从这次冰雪灾害中可以看出我国南方地区引用的杆塔设计标准偏低。尤其是对于一些核心输电设备、战略性基础设施，特别是500kV主干电网，由于其电压等级高，传送距离远，经常跨越高海拔地区的山顶，并且可能影响到全省及重要城市的供电问题，应尽快修订相关电力行业标准和国家标准，适当增加以安全性为主的基础设施的投资，以便在自然灾害或突发事件中，提高这部分主干电网的供电可靠性。 3．防覆冰、融冰和除冰技术欠缺 这次冰雪雨凇灾害其实并不是南方地区第一次发生此类事故，只是程度上比今年的冰雪灾害轻一些，2005年2月我国华中地区的雨凇天气就曾使电线路大范围覆冰，导致导、地线断线，杆塔多处倒塌，华中电网220kV以上线路中电塔倒塌41处，绝缘子串覆冰严重，造成频繁冰闪，华中电网220kV以上电网共发生故障跳闸80次。 近年来，这种灾害性气候出现的频率呈现上升趋势且严重程度每年都在加剧。由于对如何防覆冰以及融冰和除冰技术不够重视，总结经验不够且未加大对如何防覆冰以及融冰措施等的研究力度，因而导致在此次大规模的冰冻灾害中没有切实可行与有效的应对方法和措施，现场融冰、除冰都非常困难。 4．输电走廊的地段选取问题 |
