引言
2009年冬至2010年春，山西電網(wǎng)遭受的雨雪冰凍災(zāi)害雖然沒有2008年南方冰雪災(zāi)害造成的影響及損失大，但對山西電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也造成了極大的威脅。山西境內(nèi)有神忻石、府忻石、王潞辛、侯陽、陽北等眾多跨區(qū)輸電線路以及省內(nèi)電廠送出線路，同時特高壓、±660直流輸電線路建成投產(chǎn)，電網(wǎng)一旦遭受破壞勢必會影響電廠的正常運(yùn)行，影響京津塘、山東、江蘇等省市的供電可靠性，因此，山西電網(wǎng)必須建立長期有效的防冰抗冰措施。
一、雨雪冰凍災(zāi)害的過程及電網(wǎng)運(yùn)行情況
2009年11月9日至2010年3月1日，雨雪冰凍天氣分為三個階段：
第一階段（2009年11月9日-13日），山西全省各地均有不同程度降雪，本階段降雪強(qiáng)度之大、范圍之廣、持續(xù)時間之長，為幾十年來罕見。220kV及以上輸電線路跳閘9條次，5條500kV線路發(fā)生覆冰舞動。故障類型包括導(dǎo)線覆冰舞動和導(dǎo)地線覆冰斷線，500kV線路架空地線斷1處，220kV線路導(dǎo)線斷2處，架空地線斷1處，OPGW光纜斷2處。
第二階段（2010年2月6日-14日），山西大部出現(xiàn)降雪降溫天氣，中南部地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)中到大雪，全省最低氣溫下降7℃~10℃，中條山地段出現(xiàn)凍雨和大霧。220kV及以上輸電線路跳閘23條次，3條500kV、6條220kV線路發(fā)生導(dǎo)地線覆冰閃絡(luò)，3條500kV、1條220kV線路發(fā)生絕緣子覆冰閃絡(luò)，1條500kV線路發(fā)生覆冰舞動，500kV線路OPGW光纜斷2處，220kV線路架空地線斷1處。故障類型包括導(dǎo)地線覆冰斷線和絕緣子覆冰閃絡(luò)。
第三階段（2010年2月28日-3月1日），本次降雪起始于南部地區(qū)，最大降雪量發(fā)生在山西長治市，最大積雪厚度達(dá)120毫米，220kV及以上輸電線路跳閘13條次，故障類型為絕緣子覆冰閃絡(luò)。
二、故障的主要原因分析
1.覆冰舞動故障。覆冰舞動在我省尚屬首次，未造成倒塔斷線，集中發(fā)生在500kV線路上，舞動線路包括緊湊型和常規(guī)線路，其中緊湊型線路舞動造成故障跳閘。緊湊型輸電線路由于其導(dǎo)線分裂數(shù)多、導(dǎo)線截面大、離地高度大、電壓等級高、相間距離小等自身結(jié)構(gòu)和參數(shù)特點(diǎn)，大大增加了舞動發(fā)生的可能性，而且緊湊型線路較一般線路其抗舞動能力更弱，在未采取有效的防舞動措施的情況下，輕微舞動就可能產(chǎn)生相間閃絡(luò)。從另一個角度來看，同為緊湊型線路的神忻石、府忻石輸電線路未發(fā)生覆冰舞動故障，表明山西電網(wǎng)使用緊湊型輸電線路應(yīng)綜合考慮線路走向、地形、氣候影響等因素，覆冰區(qū)盡量避免采用緊湊型線路。
2.導(dǎo)地線覆冰閃絡(luò)（斷線）故障。導(dǎo)地線覆冰閃絡(luò)（斷線）故障主要表現(xiàn)在以下幾種類型：(1)覆冰厚度超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：故障的500kV風(fēng)運(yùn)I、II線和220kV陽北I、II線覆冰厚度均按10mm設(shè)計，而現(xiàn)場觀測到的覆冰厚度均大于15mm，導(dǎo)地線覆冰后距離不足，放電灼傷地線（光纜）后造成斷線，引發(fā)線路故障。(2)金具選用不合理：在故障的220kV桃平I、II線現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線懸垂線夾處均有不同程度的滑移現(xiàn)象，對懸垂線夾進(jìn)行檢測后結(jié)果表明，懸垂線夾握著力不夠?qū)е聦?dǎo)線在不同檔距下、不同覆冰程度下產(chǎn)生滑移，線間距離不足引發(fā)故障。(3)相鄰檔距不均勻：500kV晉臨II線故障點(diǎn)176#-177#檔距為359m，175#-176#檔距為516m，177#-178#檔距為501m，為兩頭大中間小的檔距結(jié)構(gòu)。覆冰后兩側(cè)大檔距產(chǎn)生很大的水平張力，使176#和177#絕緣子分別向兩側(cè)偏移1500mm左右，致使該檔導(dǎo)線上升，引起導(dǎo)地線電氣間隙不足，引發(fā)放電，而平行架設(shè)的晉臨I線覆冰厚度基本一致，但由于相鄰檔距相對均勻，未發(fā)生過類似故障。(4)導(dǎo)地線覆冰差異：500kV曲朔II線、220kV漳西線由于懸掛高度及導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)造成導(dǎo)地線覆冰的差異，架空地線覆冰后，弧垂下降幅度大，導(dǎo)線弧垂變化小，二者距離不滿足最小工頻放電間隙要求，發(fā)生導(dǎo)地線放電后灼傷地線，在覆冰荷載作用下，發(fā)生斷線。(5)局部微地形造成的微氣象：微地形區(qū)包括埡口型、高山分水嶺型、水汽增大型、地形抬升型和峽谷風(fēng)道型等特殊地形，易形成充沛的水汽、較大的風(fēng)速，導(dǎo)致導(dǎo)地線覆冰不均勻，在風(fēng)力的作用下不均勻覆冰的導(dǎo)線發(fā)生不同期擺動，從而引發(fā)相間故障。
3.冰閃故障。本次覆冰閃絡(luò)桿塔主要位于在長治地區(qū)的潞城、屯留和長子等地。該地區(qū)污染嚴(yán)重，分布有天脊集團(tuán)（煤炭、化工廠、水泥廠）、山水集團(tuán)（水泥廠），西面上風(fēng)側(cè)有王曲電廠，且該地區(qū)氣象條件特殊，屬于華北富水區(qū)域，常年濕度比較大，多霧，為絕緣子覆冰閃絡(luò)提供了先決條件，加之故障時異常天氣的配合，技術(shù)措施上未采取有效的防范手段，使冰閃成為必然。
三、暴露出的主要問題
1.抗雨雪冰凍災(zāi)害設(shè)計能力不足。從本次雨雪冰凍造成的輸電線路故障類型來分析，地線、光纜覆冰斷線、新投產(chǎn)緊湊型線路覆冰舞動以及特殊區(qū)域冰閃故障表明設(shè)計階段未充分考慮區(qū)域性、局部地區(qū)氣候差異，微氣象區(qū)資料掌握不夠，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)要求低，未嚴(yán)格按照山西電網(wǎng)冰區(qū)圖劃定的覆冰區(qū)進(jìn)行差異化設(shè)計，對輸電線路覆冰情況下負(fù)重過載、不均勻覆冰或不同時期脫冰、導(dǎo)線的舞動、導(dǎo)線絕緣子的冰閃預(yù)防性措施不完善，輸電線路自身抵御惡劣天氣能力不足。
2.運(yùn)行管理手段不完善。未有針對性地定期開展輸電線路沿線覆冰、舞動資料的收集和調(diào)查，缺乏必要的總結(jié)分析。缺少有效的在線監(jiān)測、監(jiān)視手段，無法及時掌握當(dāng)?shù)氐母脖闆r，給故障分析及治理帶來了一定的困難。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，對故障定性不準(zhǔn)確，造成故障進(jìn)一步擴(kuò)大，影響恢復(fù)送電時間。對已發(fā)生過同類故障的線路未能及時進(jìn)行技術(shù)改造，已改造的線路方案不合理，造成故障的二次發(fā)生。應(yīng)急搶修能力不足，日常應(yīng)急搶修道路維護(hù)不夠，故障時搶修人員和物資無法到達(dá)現(xiàn)場，故障恢復(fù)時間長。
3.雨雪冰凍災(zāi)害認(rèn)知程度低。運(yùn)行維護(hù)人員缺乏雨雪冰凍災(zāi)害發(fā)生時輸電線路可能發(fā)生的故障類型、現(xiàn)場的應(yīng)急處置方式以及日常運(yùn)行維護(hù)中對覆冰、舞動數(shù)據(jù)的觀測和采集方法等方面的知識，存在故障查找時的盲目性和應(yīng)急處置時的冒險性，增加了防人身、交通事故的壓力。
四、應(yīng)對策略及措施
1.提高設(shè)計設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。(1)注重設(shè)計規(guī)劃的合理性，設(shè)計單位應(yīng)廣泛開展山西省全境內(nèi)覆冰區(qū)調(diào)查和研究工作，在新建線路勘測階段對于地形比較復(fù)雜的地區(qū)，應(yīng)走訪當(dāng)?shù)鼐幼∪藛T進(jìn)行詳細(xì)的摸查工作，一定程度上保證初設(shè)時氣象資料的準(zhǔn)確性和適用性，其次在設(shè)計路徑時盡量避開覆冰區(qū)，不能為了降低投資造價而影響到輸電線路運(yùn)行的可靠性和安全性，嚴(yán)格按照山西電網(wǎng)冰區(qū)圖劃定的覆冰區(qū)進(jìn)行設(shè)計，同時在設(shè)計階段就應(yīng)當(dāng)完善防冰閃、防舞動等各項(xiàng)措施。(2)采取差異化設(shè)計，對于同一線路不同區(qū)段，根據(jù)氣象情況、微氣象、微地形等采用不同設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；對于同一走廊內(nèi)的多條線路，尤其是電廠送出線路，一回或多回應(yīng)提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；對于同塔雙回路及緊湊型輸電線路在覆冰區(qū)采用普通型單回線路，且盡量縮小檔距，避免不均勻檔距及較大高差桿塔的設(shè)置，同時要加強(qiáng)對重要交叉跨越的差異化設(shè)計，防止發(fā)生冰災(zāi)事故時影響面擴(kuò)大。
2.強(qiáng)化運(yùn)行維護(hù)管理。(1)運(yùn)行單位要及時參與新建線路、切改工程線路路徑選擇，積極參加可研、初設(shè)、設(shè)計審查，主動提供有關(guān)運(yùn)行資料及措施建議，設(shè)計單位要全面采納。(2)完善輸電線路覆冰區(qū)段監(jiān)測手段，利用在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控手段實(shí)時傳輸現(xiàn)場覆冰資料，有條件的情況下在重冰區(qū)建立覆冰觀測站。(3)結(jié)合輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中心建設(shè)，開發(fā)研究電網(wǎng)覆冰氣象預(yù)警系統(tǒng)，與各地氣象部門建立長期合作關(guān)系?？偨Y(jié)近年來電網(wǎng)覆冰特點(diǎn)，借鑒氣象預(yù)報方法和理論，提出電網(wǎng)覆冰短期、中期和長期預(yù)報方法，結(jié)合電網(wǎng)氣象監(jiān)測和氣象預(yù)報方法，實(shí)現(xiàn)覆冰預(yù)警信息的及時、自動發(fā)布。(4)對已發(fā)生故障的區(qū)段，盡快提出科學(xué)可行的技術(shù)改造方案并實(shí)施，在完全滿足可靠性要求的前提下考慮工程造價，改造過程中應(yīng)加強(qiáng)對材料選用的監(jiān)督管理，同時對同一區(qū)域其它線路進(jìn)行排查，對可能存在隱患的線路同時進(jìn)行改造，以達(dá)到防微杜漸的目的。(5)積極開展輸電線路防冰、防舞動等相關(guān)知識的培訓(xùn)，使運(yùn)行維護(hù)人員能掌握雨雪冰凍災(zāi)害產(chǎn)生的故障類型，冰閃、舞動產(chǎn)生的機(jī)理，判定方法，現(xiàn)場處置措施等，在日常的巡視過程中能發(fā)現(xiàn)存在的隱患，并提出防范和改進(jìn)的措施。
3.完善防冰除冰技術(shù)手段。國內(nèi)外已開展了多種防冰除冰實(shí)用性技術(shù)的應(yīng)用和研究工作，目前除冰技術(shù)有40余種，如熱力除冰、機(jī)械除冰、被動除冰以及電子凍結(jié)、電暈放電等，山西電網(wǎng)還未在輸電線路應(yīng)用先進(jìn)的防冰技術(shù)，適時地引入一些現(xiàn)已取得成功運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)的方法和技術(shù)，是今后應(yīng)對雨雪冰凍災(zāi)害的一項(xiàng)有效措施。
4.強(qiáng)化應(yīng)急體系建設(shè)。根據(jù)冰災(zāi)的特點(diǎn)，劃分冰災(zāi)預(yù)警等級，對不同的預(yù)警等級制定不同的應(yīng)急響應(yīng)措施，提高冰災(zāi)發(fā)生時的快速響應(yīng)能力。結(jié)合氣象部門發(fā)布的惡劣天氣預(yù)警信息，及早安排運(yùn)維人員進(jìn)行現(xiàn)場勘察、做好應(yīng)急物資準(zhǔn)備工作。定期開展應(yīng)急演練，固化應(yīng)急響應(yīng)程序。做到發(fā)生冰災(zāi)前，前期工作準(zhǔn)備充分；發(fā)生冰災(zāi)時，每一個環(huán)節(jié)都能按照既有的響應(yīng)措施進(jìn)行處理，最大限度的降低災(zāi)害損失，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定、持續(xù)、可靠供電；冰災(zāi)發(fā)生后，電網(wǎng)能快速恢復(fù)。
5.積極開展防冰抗災(zāi)技術(shù)研究。2008年南方雨雪冰凍災(zāi)害發(fā)生后，國內(nèi)已開展了如輸電、變電等設(shè)備在覆冰情況下的閃絡(luò)特性研究，電網(wǎng)設(shè)備冰災(zāi)后評估技術(shù)研究，戰(zhàn)略性電網(wǎng)保障通道建設(shè)原則研究等工作。山西省電力公司也積極開展直升機(jī)、無人機(jī)冰情普查技術(shù)研究及應(yīng)用，山西電網(wǎng)輸電線路除冰技術(shù)研究與應(yīng)用等課題的研究工作，新技術(shù)的研究開發(fā)必將對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供更加堅強(qiáng)的保障。
五、結(jié)束語
隨著全球氣候的變化，惡劣天氣頻繁出現(xiàn)的機(jī)率越來越大，強(qiáng)化輸變電設(shè)備抵御自然災(zāi)害的能力是保證電網(wǎng)安全的重要手段，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，積極開展輸變電設(shè)備防冰抗冰治理工作，科學(xué)的應(yīng)對雨雪冰凍災(zāi)害，將對減災(zāi)防災(zāi)起到積極的作用。
