北京地区架空输电线路冰害故障分析与措施姚磊

北京地区架空输电线路冰害故障分析与措施姚磊

姚磊

（国网北京市电力公司北京市100068）

摘要：2015年11月，北京地区高压架空输电线路遭受低温、雨雪、冰冻恶劣天气的袭击，造成北京区域内多条架空输电线路发生冰害故障（覆冰、脱冰及风偏闪络）。位于北京西北部山区的数条输电线路均发生覆冰短路故障，冰害覆盖面积广、持续时间长，对电网安全运行造成了严重威胁。本文对2015年北京地区发生的架空输电线路冰害故障情况进行了梳理，分析了造成线路冰害故障的原因，归纳出线路冰害发生的规律和特点，然后深入分析了北京电网在防冰害方面存在的一些问题，最后提出了适用可行的防冰害措施和建议。

关键词：北京地区；输电线路；冰害；故障分析

1、2015年北京地区电网冰害故障情况

2015年11月20-26日，北京地区架空输电线路先后发生冰害故障17路次，涉及线路7条。其中，500kV线路1条，为昌海线；220kV线路2条，为京聂二线、高泉二线；110kV线路4条，为聂康一线、聂康二线、下聂一线、下聂二线。

1）11月23日10时59分，500kV昌海线双套纵差保护动作跳闸，故障相别C相，故障杆号位于94-95#塔。故障原因为架空地线覆冰，在94#悬垂线夹处向大号侧滑移约350mm，导致94-95#地线弧垂增大，与下方C相导线距离不足发生放电。

2）11月23日14时32分，220kV京聂二线双套纵差保护动作跳闸，故障相别B、C相，故障杆号位于71-72#。故障原因为导线覆冰后C相脱冰跳跃与B相导线距离不足发生放电。

3）11月25日10时14分，220kV高泉二线双套纵差保护动作跳闸，故障相别B、C相，故障杆号位于57-58#。故障原因为导线覆冰后C相脱冰跳跃与B相导线距离不足放电。

4）11月20日-23日，延庆地区持续雨雪天气，110kV聂康一线先后发生5次跳闸，故障杆号位于120#-121#。故障原因为A相导线脱冰与架空地线距离不足发生放电。

5）11月20日-23日，110kV聂康二线先后发生3次跳闸，故障杆号位于121#-122#、122-123#。故障原因为121-122#A相脱冰跳跃与C相导线发生放电，122-123#A相覆冰弧垂减小与B相导线距离不足发生放电。同时，聂康二线转停电检修期间，120-121#架空地线覆冰（7.2mm）超过设计覆冰厚度（5mm），120#地线挂点塔材拉断。

6）11月26日4时21分，110kV下聂一线距离一段保护动作跳闸，故障相别A、B相，故障杆号位于63-64#。故障原因为B相导线覆冰弧垂减小，在风的作用下与A相距离不足发生放电。

7）11月25日22时31分，110kV下聂二线距离一段保护动作跳闸，故障相别B、C相，故障杆号位于61-62#。故障原因为A、B相导线覆冰弧垂减小，在风的作用下两相距离不足放电。

2、输电线路冰害故障原因初步分析

1）在冻雨、雨夹雪、低温天气下，线路导地线上附着冰雪，覆冰厚度超出设计值。昌海线实际覆冰13mm，设计值10mm，造成地线弧垂过大，线间距离不足发生放电。聂康二线实际覆冰7.2mm，设计值5mm，造成120#地线挂点塔材拉断。

2）因气温回升或风力作用，导线覆冰脱落，造成跳跃发生故障。（京聂二线、高泉二线、聂康一线120-121#、聂康二线121-122#）

3）导地线在不均匀覆冰情况下，发生风偏，造成相间距离不足发生放电。（聂康二线122-123#、下聂一线、下聂二线）

3、输电线路冰害故障规律和特点

1）故障线路主要集中在延庆古长城风景区和西北部山区，聂康一二线并行并架区段双回均发生故障，昌海线、京聂二线、高泉二线为同一通道走廊，下聂一二线为并行线路，具有较强的地域特征。

2）发生覆冰故障区段均位于山区，海拔在300-700米之间。

3）线路周围地形空旷，故障段落档距大、两侧杆塔高差大，多处于“两山夹一沟”、大坡度地形，气流作用明显。

4）故障区段档距均较大，导地线覆冰后对弧垂产生较大影响。如500kV昌海线94-95#档距597米，110kV聂康二线122-123#档距452米，110kV下聂二线61-62#档距664米，覆冰后上层导地线高度低于下方导线。

4、线路冰害故障暴露出的问题

4.1线路防冰意识不强，防治经验不足

11月18日，北京专业气象台发布雨雪天气预警后，北京电网虽然对聂康双、昌西双、顺平双等以往发生过覆冰的线路区段进行人工观测，但由于前期对此次冰冻天气可能造成的危害评估不足，观测点选取不够科学，仅凭经验主义，覆盖面不全，未完全、准确掌握线路的覆冰情况，导致本次防冰工作被动。

4.2应急反应速度较慢，除冰手段不足

线路发生故障后，未能迅速进行有效处置，致使聂康一二线反复跳闸。虽然采取木棒敲击、大绳拉拽，以及将架空地线落地敲打等人工方式，但除冰效率低、效果差，也不适用如110kV下聂一线63-64#等高山深谷的段落，应对冰害缺乏有效手段。

4.3覆冰监测手段单一，在线监测技术性不强

覆冰情况发生后，采取人工观冰、视频监测两种方式收集现场覆冰情况，观冰测冰经验不足、考虑不周，缺乏丰富、有效的覆冰监测手段。并且，目前应用的视频监测装置技术性不强，不完全适用于易覆冰线路杆塔，无法满足长期恶劣天气下运行要求。

4.4线路信息收集不及时，通讯设备效果不佳

故障线路均位于偏远山区，视频监控装置信号差、摄像头被冰雪覆盖，无法及时回传现场覆冰情况。巡视及抢修人员使用800兆、3G单兵等通讯设备效果不理想，时常出现信号中断、回传画面卡顿现象，影响指挥部的指挥效果和决策效率。

5、北京地区架空输电线路防覆冰主要措施

5.1总结调研学习成果，明确防冰抗冰思路

借鉴湖南、四川防冰工作经验，建立防冰抗冰机制和专项工作管理机构，引进适合北京地区线路的先进除冰工器具，如四川的除冰机器人、除冰枪等，增加除冰手段。再次组织现场勘察，编制上述故障线路短期、长期改造方案，梳理申报抗冰改造项目并积极落实。如对故障区段加装相间间隔棒，使用合成绝缘子支撑，保持相间距离，防止导线脱冰跳跃；对覆冰区段杆塔申报工程项目进行迁移改造，更换塔型避免换相，缩短档距，适当增大覆冰设计参数，满足实际覆冰情况。

5.2详细梳理线路易覆冰区段台帐

对北京所有线路逐条逐档进行排查梳理，对地形地貌（“两山夹一沟”、大坡度、靠近水源）、气象条件（低温、冻雨、风向风速）、设备本体（大档距、大高差）等存在覆冰隐患的线路杆塔制定大修或改造计划，同时在覆冰季节前对导线弧垂、金具挂点进行专项检查。

5.3增加线路信息收集方式，提高及时性和准确率

1）对110kV聂康双、下聂双等长距离、多支线等山区线路加装分布式故障诊断系统，精确判断故障位置，缩短故障查找、处置时间。

2）采用多种监测、观测手段采集线路运行信息，如应用具有防雾防冰功能视频监控装置、导线覆冰拉力测量装置。并根据冰区图和历史运行经验，合理布置监测装置和人工观冰点。

3）综合运用3G单兵、800兆、移动卫星电话等通讯装备，提高信息反馈速度，保证恶劣气象条件下、偏远山区作业时的通讯畅通。

参考文献：

[1]由崇，王辛琪，丁雯婷.如何预防架空输电线路覆冰危害[J].工业，2016（8）

[2]邱良盛，舒俊.关于架空输电线路典型覆冰事故及防治技术的分析[J].低碳世界，2015（8）