脱冰

近年来新疆地区极端天气现象多次发生，尤其在天山山脉地区，输电线路覆冰致灾问题愈发严重，给电网的安全及稳定运行带来了巨大挑战。针对750kV输电线路覆冰跳闸原因和整改措施作了详细 分析，在分析的基础上，对输电线路覆冰与脱冰工况下间隙校验进行了深入剖析，并结合具体工程实例进行了计算，发现在翻越山峰的爬坡地带，导线脱冰、地线高悬挂端覆冰下导地线最小接近距离小于规程规范限定的最小静态距离，并能达到放电跳闸条件，工程设计中应重视此种情况下的间距校验。

输电线路覆冰导致国内外电网多次大面积瘫痪。导地线覆冰使设备损坏、供电中断，不可控脱冰使灾害扩大，电网急需及时、快速、可控、安全除冰手段。在国家科技部、国家自然科学基金委和南方电网支持下，该项目历经10年持续创新，取得重大突破，攻克电网可控融冰关键技术，研制成套设备，建立起完整的电网融冰技术体系。 该项目成功研制出我国首批可控电流源型融冰装置、首批输电线路融冰自动接线设备，被列入国家重点新产品推广目录，得到了大规模工程应用，2009-2017年在我国电网110kV及以上线路实施融冰超过1400次（地线融冰超过200次）。项目新增销售额200.41亿元，新增利润14.35亿元、节支超过20亿余元，创造了巨大的经济效益和社会效益。

本文介绍了2013 年初浙江电网输电线路冰灾受损、抢修恢复情况，具体分析了输电线路发生冰灾的特点及原因。认为持续的雨雪冰冻天气导致导地线覆冰厚度严重超过设计值，且因地形和气象的差异，导致导地线不均匀覆冰和机械过等。导地线不均匀脱冰跳跃、弧垂过大等造成的线路故障跳闸，进而造成杆塔构件受损、导(地)线断线、导线缠绕等冰灾事故。结合输电线路遭受破坏后出现的问题，提出了应从冰区划分、线路设计及差异化改造、应急保障等方面采取对策和措施，以防止和减少严重覆冰对输电线路造成的破坏和影响。

电网外绝缘设备在运行中易受到凝露、积污现象的干扰，引起放电、闪络、燃爆等安全事故，严重地影响着电网系统的的生产高效性、设备稳定性、运行安全性。 DSAN 超疏水仿生新材料是武汉疏能新材料有限公司为解决电气设备运行环境中的污闪、凝露等问题而研制开发的具有自主知识产权的新型仿生功能材料。DSAN 超疏水仿生新材料基于“荷叶效应”的仿生结构开发设计，具有超疏水、超疏油、超自洁、防污（闪）、防凝露、延迟结冰、易脱冰等特性与功能。使用 DSAN 超疏水仿生新材料可以提高设备运行稳定性、安全性以及使用寿命，减少设备运维成本、降低运维安全隐患、减少运维故障事故，达到节能减碳的效果，实现能源利用高效化。

项目属于输电线路领域。紧凑型线路相比常规线路占地走廊小、输送自然功率高，在西电东送工程中获得大力发展，线路总长达 7500 余公里。舞动和冰灾长期以来是线路跳闸的重要原因，且停电时间长，危害巨大。紧凑型线路相间距小，更易发生相间放电跳闸。据统计，紧凑型线路舞动、脱冰跳跃跳闸率约是常规线路 3 倍，而雷击、鸟害、污闪跳闸率均优于常规线路，因此解决舞动和脱冰跳跃问题是提升紧凑型线路可靠性的关键。针对上述问题，国内多家科研单位曾对此展开研究，基于尼格尔和邓哈托等传统理论，进一步提出失稳理论并设计防舞方案，取得一定成效。但相关问题仍有发生，且近些年发现多起无冰、薄冰舞动，表明舞动理论研究和防治措施尚待完善。 项目组经多年研究提出基于参数振动理论的分析方法，建立新型试验平台和仿真模型，模拟了无冰、偏心覆冰等多种工况的舞动，揭示了薄冰、无冰舞动机理，填补了无冰薄冰舞动研究领域的空白；提出考虑诱发脱冰效应的脱冰跳跃计算方法；研发新型防舞器具，优化防舞、防脱冰跳跃措施方案，形成了适用于紧凑型线路的防舞防脱冰跳跃技术理论与防治体系，大幅提升线路运行可靠性。 项目取得授权发明专利 5 项、实用新型专利 9 项，主持编写行业标准 1 项，出版专著 1 本，发表 SCI 论文 1 篇、EI 论文 5 篇、其他论文 5 篇，录用 EI 论文 1 篇。中国电机工程学会组织业内知名专家对项目成果进行技术鉴定，认为成果整体处于国际领先水平。

输电线路覆冰跳闸严重影响电力系统的正常运行，特别是严重覆冰引起的断线倒塔事故对电力系统的影响更大。通过分析一起220kV线路覆冰断线事故，首先对其故障过程进行了介绍，然后对线路覆冰进行了测量。根据现场情况确定引起覆冰跳闸的原因是脱冰舞动，通过测量覆冰厚度进行验算确定了线夹断裂的原因不是覆冰过载造成的，通过对断裂后线夹进行检查发现线夹断裂的原因为压接工艺不符合标准要求。最后根据故障区段地形地貌情况确定了采用相间间隔棒的方式防止脱冰舞动跳闸，在线夹压接工艺的检查上给出了检查方法，可以快速检查线夹压接工艺是否满足标准要求。

覆冰灾害是导致输电线路故障停运的首要原因，其中脱冰跳跃导致的故障占比29%。本研究根据国网公司历年故障数据，结合典型案例，提出了脱冰跳跃导致的7种典型故障致灾模式。同时，结合本人主持的国内第一条穿越40mm重冰区的南昌-长沙1000kV特高压交流工程脱冰抑制专题科研项目，对15mm、20mm、30mm和40mm线路的脱冰工况进行了计算，确定了脱冰跳跃高风险区段，并提出了6种差异化设计方法，在工程设计中得到了实际应用，为输电线路的脱冰跳跃抑制提供了重要参考。