防治电网覆冰研究报告之二：电网覆冰灾害频发的原区

当今世界，电网频繁发生冻雨、湿雪、寒雾导致的输电线路覆冰闪络、暴风雪闪络、寒雾闪络跳闸断电，甚至倒杆（塔）断线等严重自然灾害，既有全球气候变暖等方面的原因，也有电网日益扩大并且长距离、大负荷送电的线路大量增加，许多输电线路要经过复杂的微地形、微气象区域等不可回避的地理和气象方面的原因，还有设计和建设的输电线路抗御自然灾害的标准偏低、输电线路相线结构发生根本性变化和环境污染日益严重而没有采取相应的抗御电网覆冰等自然灾害的措施等许多缘由。其中主要缘由有5个：     

湖南电网覆冰输电线路跳闸事故分析及措施

分析了2004年12月湖南电网输电线路覆冰跳闸事故的主要原因-绝缘子串冰闪及其机理。比较了各种防覆冰跳闸措施的效果和利弊,并指出应从设计、施工、运行和维护等环节着手,采取避、抗、改、防等措施加以防冰,一旦出现覆冰应积极采取融冰和除冰措施。     

输电线路覆冰的潜在危害及对策研究

分析2008年初南方部分地区微气象条件导致线路覆冰、进而引发输电线路大面积冰闪跳闸、舞动和倒塔断线事故的特点,提出输电线路覆冰危害的防治策略。     

云南输电线路覆冰情况及调度处置方法研究

覆冰是易引发高压架空线出现群发性跳闸的自然灾害之一。高电压长距离架空线的覆冰给电网带来了巨大的损失,轻则冰闪跳闸,重则塔倒线断,对于调度机构处置冰雪凝冻灾害的能力要求也越来越高。当输电线路出现覆冰情况并且引发故障后,会造成供电受阻,调度员必须迅速指挥、指导、协调相关单位进行故障处置,若对覆冰处置不及时或对线路跳闸处置不当,可能会发生大规模停电事故。从覆冰预警及预控、覆冰形成初期处理、覆冰引起线路跳闸后处理等3个阶段,对调度员应如何应对冰雪凝冻灾害故障的处置要点进行阐述,并结合相关实际案例对所述要点进行验证,对于指导调度机构进行冰雪凝冻灾害故障处置具有重要的意义。     

防治电网覆冰研究报告之三：防治电网覆冰灾害的政策建议

当今世界，电网覆冰灾害日益加剧，覆冰影响范围日益扩大，造成的危害日益严重，导致电网覆冰的原因又是多种多样，所有这些都是不可抗拒的，但在预防和治理电网覆冰方面我们应该是有所作为的。电网企业及社会各方面应该在正确认识电网覆冰灾害特点和深入分析其形成机理与原因的基础上，采取更加积极认真的态度来预防和治理冻雨、湿雪和寒雾导致的电网覆冰等灾害，把灾害造成的损失降低到最低限度。这是我们落实科学发展观，构建社会主义和谐社会，增强国家综合实力，建设和保持“坚强电网”的必由之路。这里笔者提出6条政策建议：     

架空输电线路导线覆冰在线监测系统

持续雨雪冰冻天气时绝缘子严重覆冰并产生重力过荷载,导致电网发生倒塔断线、冰闪跳闸、导线舞动、设备损坏、电网解列、大面积停电等冰灾事故,针对这一问题分析了防止复杂大电网发生覆冰灾害事故的原因,介绍了研究现状和存在的问题,指出了架空输电线路导线覆冰在线监测的重要性。重点介绍了称重法原理的导线覆冰在线综合监测装置功能、数学模型、应用现状,提出基于称重法原理实现的"等值覆冰在线监测系统"可满足电力系统基建、生产、运行的需求。     

我国南方地区电网大范围覆冰灾害的特点分析与防治措施

根据2008年初我国电网发生冰灾的事故统计及现场调研情况,文章从气象、地理及电网设施故障等方面总结了造成此次电网覆冰灾害的特点,并进行了原因分析。分析认为绝缘子严重覆冰后爬距大幅减小以及冰中存在的污秽导致了线路频繁冰闪,线路实际覆冰厚度显著超过设计值,荷载过大引发了倒塔和断线,不均匀覆冰导致了导线舞动以及变电设备损坏。结合电网遭受破坏所反映出的问题,提出应从冰区划分、路径选择、线路设计及改造、冰闪防治、应急运行方式、防冰融冰技术等方面采取防治措施或开展相应研究,以提高电网在极端气候条件下的安全运行水平。     

覆冰线路断线导致电网连锁跳闸的状态建模

针对覆冰灾害天气下线路断线导致的电网潮流转移情况,提出覆冰线路断线导致电网连锁跳闸的状态分析方法。首先,构建以荷载率为自变量的线路断线概率模型,并应用潮流转移因子分析理论,构建线路连锁跳闸概率模型,识别连锁跳闸可能线路;其次,利用事故链模式描述覆冰灾害天气下线路连锁跳闸事故,并建立仿真模型;然后,引入不确定理论模糊综合评判线路风险度,量化某线路断线后电网的运行状态;最后,对IEEE 30节点进行算例仿真,结果表明所述理论与方法的正确性和有效性。     

冬季覆冰—电网安全的杀手

今年1月12日以来,受强冷空气影响,我国长江中下游及其以南地区出现入冬以来最大幅度的降温和雨雪天气,这是该地区近50多年来最严重的一次雪灾。湖北、湖南、江西、安徽、贵州、云南、广西、广东等地区的电网均遭受了历史上最严重的覆冰灾害。南方电网区域内受冰雪灾害影响,5900多条输电线路故障停运,其中贵州省就有4400余条。多次发生断线、倒塔事故。送电线路上覆冰种类较多,有雨淞、雾淞、混合淞、湿雪、冻雨覆冰和冻雾覆冰等,影响导线覆冰的主要气象因素有气温、空气湿度和风。一般来说,最易覆冰的温度为-8℃～0℃。若气温在-20℃～15℃或更低时,水滴将变成雪花而不易于形成覆冰。当     

新疆输电线路覆冰与防治

2009年2月新疆发生了输电线路由于覆冰引起的线路跳闸。分析覆冰跳闸的原因及新疆地域线路覆冰的特点,并与内地进行了对比;分析造成输电线路覆冰的主要因素,提出了防范线路覆冰的一些措施。     

500kV输电线路绝缘子覆冰闪络及对策研究

通过对几起500kV线路绝缘子串覆冰后闪络跳闸的分析，阐述了绝缘子串覆冰闪络的过程及原因．提出了对策及改造措施；并针对线路重覆冰绝缘子串闪络的特点，在2002年初采取了绝缘子串插花配置防止冰闪，这一措施在2004年12月至2005年2月发生的大范围绝缘子冰闪中起到了很好的效果。     

宁夏南部山区架空输电线路的覆冰与防护

输电线路覆冰是一种分布相当广泛的自然现象。资料证明在我国分布也很普遍,我国是世界上输电线路覆冰严重的国家之一。尤其是气候的变化形成的覆冰灾害对电力设备的生产以及对输电线路的安全运行造成很大威胁。近几年西北地区的冬季气温较前几年有所回升,空气湿度也相应增大,所以,70年代、80年代在云南等西南地区频繁发生的输电线路覆冰事故,近几年在我区也连续发生在架空输电线路的导线上形成覆冰,轻时造成导线舞动,线路频繁跳闸,重时则造成倒杆断线,大面积停电事故。导线最大覆冰直径达300多毫米,覆冰单位质量     

恶劣气候对浙江电网输电线路的影响

恶劣气候对浙江电网输电线路安全稳定运行构成了严重威胁。对近年浙江电网输电线路发生的冰灾、风灾及雷击跳闸事故情况进行了全面分析,并提出对策和建议,以期为架空线路的防灾减灾提供借鉴和参考。结果表明严重覆冰导致杆塔及导线过荷载,不平衡张力及绝缘子串冰闪是造成冰灾的主要原因;新建线路应尽量避开垭口、分水岭、湖泊、峡谷等微地形易覆冰区;台风强度过大导致铁塔主材不堪重负是倒塔的根本原因;对于新建线路,应修订和细化原有气象分区,适当提高架空线路的防台风标准。浙江省的雷电灾害具有区域分布特征,建议安装线路避雷器等措施来降低雷击跳闸率。     

基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法

冰雪灾害会严重影响电力系统的安全稳定运行。为准确评估覆冰情况下电网所面临的风险,提出了基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法。该方法根据覆冰预测系统预测得到未来数天内的输电线路覆冰厚度,根据时变结构可靠性理论建立了输电线路时变失效率模型,建立了考虑融冰装置的输电线路修复时间模型与融冰装置使用间隔时间的模型;针对传统序贯蒙特卡洛法难以反映覆冰线路时变失效率的问题,提出一种可考虑时变失效率的序贯蒙特卡洛模拟法,并将其用于覆冰灾害下的风险评估。以IEEE RTS-79系统为研究对象,验证了所提模型与方法的有效性;分析了覆冰预测间隔时间和融冰装置数量对电网风险的影响,并给出了相关建议。     

绝缘子冰闪特性和提高冰闪电压措施研究综述

在覆冰、污秽、积雪、高海拔等因素综合作用下,绝缘子的外绝缘性能将显著降低。2008年初的极端冰灾天气导致我国输电线路和变电站的绝缘子发生大面积冰闪、跳闸、设备损坏等事故,造成了巨大的经济损失。因此对绝缘子冰闪特性研究现状和提高冰闪电压措施进行了分析,提出了针对超、特高压绝缘子冰闪特性研究的建议,可作为我国绝缘子冰闪特性研究的参考。     

考虑连锁故障的覆冰灾害下输电线路脆弱性分析模型北大核心CSCD

虽然电网鲁棒性日益增强,但部分输电线路经过区域极易遭受覆冰灾害,导致该地区发生一次故障的概率大幅增加,而一次故障将会导致电网发生二次连锁故障。针对此问题,文中首先通过蒙特卡洛法判断覆冰灾害引发的输电线路一次故障脆弱性,然后通过自组织临界理论判断由一次故障引发的输电线路二次连锁故障脆弱性,从而建立综合考虑覆冰灾害和电网物理特性的输电线路脆弱性分析模型,以潜在事故链的形式展现了电网覆冰灾害下的故障演化进程,为运维人员甄别覆冰灾害下区域电网的输电线路薄弱环节提供重要决策依据。最后通过对IEEE-39节点电力系统实例进行仿真与分析,验证了所提出模型的可行性。     

输电线路绝缘子串防冰闪措施研究

2008年1—2月,南方地区严重的冰灾事故给部分地区电网造成了巨大的损失,绝缘子串冰闪是造成这次冰灾事故的主要因素之一,因此预防绝缘子冰闪对于保证覆冰地区输电线路安全运行十分重要。通过对绝缘子冰闪机理进行分析,文章比较了3种预防输电线路绝缘子串冰闪措施的特点,指出绝缘子串发生冰闪的主要原因是绝缘子串电压分布畸变和冰凌桥接导致融冰时形成了连续高电导水膜,并指出在一些防冰闪措施中,防污闪复合涂料(permanent room temperature vulcanized anti-contamination flashover composite coating,PRTV)并不能有效防止绝缘子覆冰,且会降低绝缘子冰闪电压,因此笔者不推荐采用PRTV预防冰闪。同时,因V型串和间插方式可有效调高绝缘子冰闪电压,这种方式在覆冰地区输电线路设计和改造中较实用。     

四川电网输电线路覆冰分析及防御措施

在介绍输电线路覆冰现象形成机理的基础上,通过对近期四川电网典型的输电线路覆冰事故的分析,总结出四川电网输电线路覆冰特点,并结合当今国内外防治冰灾的先进技术及四川电网现状,提出了四川电网输电线路覆冰事故的防御措施及建议.     

500 kV输电线路绝缘子覆冰闪络及对策研究

通过对几起500 kV线路绝缘子串覆冰后闪络跳闸的分析,阐述了绝缘子串覆冰闪络的过程及原因,提出了对策及改造措施;并针对线路重覆冰绝缘子串闪络的特点,在2002年初采取了绝缘子串插花配置防止冰闪,这一措施在2004年12月至2005年2月发生的大范围绝缘子冰闪中起到了很好的效果。     

基于聚类算法的电网覆冰灾害分级预警模型研究

对电网覆冰灾害进行了分级预警模型的研究,采用图像检测法测得输电线路覆冰厚度的实时数据,以此为约束条件,采用聚类算法计算出输电线路的综合覆冰厚度,针对不同的覆冰厚度,对覆冰灾害进行了等级划分,并发出相应等级的预警信号。通过对某220 k V架空输电线路覆冰厚度数据的实时监测,验证了该预警模型的有效性。电网覆冰灾害分级预警模型的建立,使覆冰灾害预警更为准确、有效,且节约线路维护检修成本,为高压输电线路状态评估、安全性评价等工作提供参考依据。