输电线路覆冰事故分析及应对

输电线路覆冰事故分析及应对主讲人：尹鹏第二部分：十年后的今天输电线路覆冰事故分析及应对第一部分：十年前的昨天第一部分：十年前的昨天二、2008年输电线路覆冰事故分析及应对一、2005年2005年

事故

华中地区出现罕见的雨雪冰冻天气，湖南、湖北两省的电力线路严重覆冰，造成了杆塔倾倒、导地线断裂、大面积跳闸等一系列事故，严重危及电网的安全稳定运行。据统计，此次大面积、长时间、高强度的冰冻灾害导致18条500kV线路跳闸69次、4条500kV线路倒塔25基。其中，湖南500kV电网的受损情况尤为严重，共倒塔24基、变形3基，骨干网架长时解列，五强溪、凤滩、柘溪、凌津滩等主力水电厂的送出受阻，造成了严重损失。2005年

分析关于覆冰厚度的判断：事故区段的覆冰厚度明显超过了15~20mm的设计标准。湖南地区2005年以前发生的覆冰，大都在海拔400m以上，因此线路设计时，400m以下的地区按15mm覆冰考虑，400m以上地区按重冰区考虑，设计覆冰不小于20mm。（1）在海拔150~400m山区，地形相对高耸和突出的地方，覆冰较重，标准冰厚为20~28mm；（2）在海拔400~600m山区，地形相对高耸和突出的地方，覆冰严重，标准冰厚为40~45mm。关于覆冰重现期的判断：远超过当时500kV线路设计规范规定的30年一遇的标准。还未发生过、尚属首次、是罕见的、是没有先例的2005年

应对对事故线路：提高一个冰厚等级重新改建。对非事故线路对地形起伏较大、相对高耸、突出、暴露，或山区风道、垭口、抬升气流的迎风坡，且线路邻档间高差明显或档距相差较大，同时根据运行情况为易覆冰、覆冰明显偏大或邻档覆冰相差较大等确认存在微地形条件的局部区段，宜参照事故塔的改造方案，适当予以加强；对较长的耐张段，宜在耐张段中间适当位置设立耐张塔或加强型直线塔（按20mm冰厚设计），避免由于倒塔引起连锁破坏。第一部分：十年前的昨天一、2005年输电线路覆冰事故分析及应对二、2008年2008年

事故自2008年1月10日以来，我国华中、华东、西南大部分地区相继出现了持续的大范围灾害性冰雪天气，此次雨雪冰冻天气过程影响范围大、持续时间长、涉及面广、危害程度大。据国家气象台报告，本次冰雪灾害是从1949年有气象资料以来最严重的覆冰灾害，给这些地区的交通、电力、通信和人民生活带来严重影响。由于输电线路覆冰严重，已经导致多条主干输电线路铁塔、导线、绝缘子、金具等遭到不同程度的损害。2008年

分析形成导线覆冰：一般要具备相应的气候条件，即要具有可以冻结水滴的气温及导线表面温度（气温一般为0～-5℃），又要具有较大的湿度（空气相对湿度一般在85％以上）和合适的风速，以使水滴与导线发生碰撞，从而被导线捕获（风速一般为1～10m/s），此外还要形成逆温层。导线覆冰按其冻结性质分为雨凇（冻雨）、雾凇、混合冻结、覆雪四种。其中雨凇覆冰是最严重的一种覆冰形式，对电网危害最大。2008年

分析杆塔过载以400mm2导线为例覆冰厚度10mm15mm20mm30mm50mm垂直荷重100％130％160％240％450％水平荷重100％120％480％620％900％纵向荷重100％120％180％320％660％2008年

分析塔材耗量和造价以500kV400mm2导线为例项目覆冰厚度塔材耗量造价10mm1.01.0*15mm1.151.120mm2.21.830mm3.62.650mm6.84.8*10mm冰区线路单位静态投资约150万元/km2008年

气象重现期

当时规程规定，根据送电线路的设计气象条件、沿线的气象资料和附近已有线路的运行经验，按以下重现期确定：330kV及以下送电线路重现期按15年一遇设计500kV送电线路重现期按30年一遇设计750kV送电线路重现期按50年一遇设计1000kV交流特高压线路和±800kV直流特高压线路气象条件重现期按100年一遇设计。2008年

覆冰资料由于覆冰成因的复杂性，统计数值很难确定，气象台站大多没有观冰资料。即便少量气象台站拥有观冰资料，由于距离和地形等因素，折算成导线覆冰的准确性也大打折扣。当时，华中地区多采用10～15mm覆冰设计，个别线段设计覆冰厚度采用了20～50mm。华东地区覆冰厚度一般采用10mm设计，沿海地区覆冰厚度采用5mm或无覆冰，浙江个别山区覆冰厚度采用15mm。2008年

应对气象部门应把覆冰现象作为重要因素纳入气象台站日常的观测内容。三年内连续两次大的覆冰过程，颠覆了以前的认知，说明气候的变化速度已经超出了人们的预想，需要气象部门从宏观的层面上研究其变化规律，为各行各业的设计提供决策依据。电力部门应在覆冰较重地区及输电走廊集中地区设立冰风观测站。导线覆冰种类、形状、大小、密度、导线每米冰重、冰重增长率；导线覆冰相关气象要素（干、湿球气温，相对湿度，气压，水汽压，降水量，风速风向，雪深，天气现象）和导线覆冰量、冰雪导电率等。修订规程规范：提出了中冰区设计理念，加强了微地形微气象地区的差异化设计。2008年

规程的修订提高地线支架设计标准。垂直荷载较线路设计冰厚提高5～10mm；耐张塔纵向荷载按断地线考虑，直线塔纵向荷载取最大使用张力的70％。10～20mm覆冰作为中冰区设计，增加其设计条件。对于中冰区，直线塔导地线同时考虑纵向不平衡张力。20mm冰区导线考虑20％、地线30％纵向张力差，15mm冰区直线塔导线增加15％、地线增加25％纵向张力差，10mm冰区相应考虑导线10%、地线20％张力差。平丘线路每隔5~6基设置一基抗串倒铁塔，防止铁塔覆冰串倒。缩小线路档距，且尽量使档距均匀，对于大档距提高设计标准，提高抗冰能力。重要交叉跨越提高铁塔的设计标准进行加强。对于两条线路平行走线的地段，至少考虑1条战略性保证线路，提高一条线路的设计冰厚，采用差异化设计。2008年

另外2005年事故后，湖南省电力公司提高了覆冰设计厚度对事故塔进行了改造，对处于益阳、娄底的部分线路的铁塔考虑了纵向不平衡张力（导线不小于15%、地线不小于20%）进行了改造。经过调查、了解，此次覆冰灾害中，已经运行的500kV线路，改造后的区段尚未发生倒塔情况。2005年的改造措施是正确和有效的，避免了更大范围事故的发生。防冰措施提高设计冰厚：同时也提高了330kV、500kV线路的设计气象重现期。微地形区段的线路进行重点复核：对相对高耸、突出、暴露，或山区风道、垭口、抬升气流的迎风坡，较易覆冰等微地形区段的线路进行重点复核。建设观冰站点：分省分地区逐步制定冰区分布图。在线监测与融冰相结合：智能电网建设全面展开。主动融冰。17第二部分：十年后的今天二、2019年输电线路覆冰事故分析及应对一、2017年2017年

事故在建佑宁～杏园Ⅱ回330千伏线路。青海省海东市互助县，线路路径长34.3公里，沿线海拔高度2100～3100米，设计气象条件：基本风速25米/秒，覆冰10毫米；导线：4×400/35高导电率钢芯铝绞线，地线：一根OPGW-120光缆，另一根GJ-100。2017年4月11日3基铁塔因覆冰发生倒塔情况。4234#塔头下曲臂以上发生损坏4235#铁塔自根部倒塌破坏4236#铁塔自腿部以上破坏2017年

事故带电运行的330千伏杏园～中庄牵I回线路（简称杏庄牵I回线）。该线路与在建的佑宁～杏园Ⅱ回线路平行，两条线路间距50米，于2013年10月开工建设，2014年12月投入运行，运行状况良好。杏庄牵I回47#中相线夹处导线断1根，两线头在47#大小号侧20米处。杏庄牵I回10日覆冰杏庄牵I回11日9时覆冰2017年

分析覆冰重现期超设计规范。通过走访当地居民，据一些年龄较大的居民反映，当地50多年来未发生如此严重的大雪、大雾天气，由此可见本次极端天气出现的概率已经达到50年一遇，《110-750kV架空输电线路设计规范》中规定330千伏线路的重现期是30年一遇，本次极端天气下的覆冰重现期已超设计规范。电线覆冰厚度超过设计值。从地形分析，此处东面是水磨沟水系，西面是红崖子沟水系，为一南北走向山梁、东西向的分水岭；红崖子沟和水磨沟均有一些沟谷通向凤台岭方向，从而形成一个小的气流通道。河谷来的气流顺沟、山坡而上，受山体抬升影响，在山梁迎风坡和梁顶聚集交汇，容易产生连续的雾雪天气，导致此处具有明显的微地形特征。初步分析本次覆冰主要是微地形、微气候引起的雾凇和湿雪混合淞。通过对现场采集的1米长的冰样称重及长短径的测量，依据规程进行冰厚换算，根据不同长短径，换算出的标准冰厚从10～15毫米不等。2017年

分析覆冰情况下杆塔的纵向不平衡张力差异。

杏庄牵I回线先期建设，发生事故段地形相对较为平坦，共5档线，档距分别为592、456、368、296、268米，档距较小，也较为均匀；在建杏园Ⅱ回线设计阶段经过计算机优化排位，发生事故段共4档线，档距分别为600、475、620、207米，档距要更大，均匀程度相对较差。

根据现场事故情况看，4236#杆塔向大号侧屈服倒塌，4235#及4234#杆塔看不出明显的倾倒方向，推断是导线不均匀覆冰，或者导线覆冰后不均匀脱冰导致杆塔所受的纵向张力差超过设计标准，从而导致4236#杆塔倾倒，然后波及4235#及4234#杆塔。2017年

分析杆塔使用强度裕度较小。杏庄牵I回线45#、46#、47#、48#塔呼高分别为30、37、39、39米；在建杏园Ⅱ回线4234#、4235#、4236#塔呼高分别为50、40、36米。经计算分析在建杏园Ⅱ回线铁塔的实际使用水平、垂直档距较杏庄牵Ⅰ回线大，且因地形受限同区段较杏庄牵Ⅰ回线少1基铁塔。档距利用率大，杆塔强度的储备相对较小，杆塔高度也较杏庄牵Ⅰ回线要高，抗倒能力相对要弱。2017年

分析导线发热造成覆冰厚度存在差异。因事故发生时，杏园Ⅱ回线属在建工程，杏庄牵Ⅰ回线处于带电运行状态，由于电流通过导线发热，覆冰厚度相对在建杏园Ⅱ回线来说要轻一些。通过计算，按照夜间输送功率30%，环境温度-2℃考虑，正常运行时导线表面温度约4℃，高于0℃。电线高度对覆冰厚度的影响。佑宁-杏园Ⅱ回线路较杏庄牵Ⅰ回线路档距要大，杆塔高度要高，电线的平均高度相应也要高，在相同的区域及气候条件下，覆冰随电线高度升高也更为严重。2017年

应对确定线路4232#～4238#段2.9公里范围内按照原路径开展冰区改造设计方案。将塔位4232#～4238#段设计覆冰厚度由10毫米提高到15毫米或20毫米。在原塔位的基础上增加铁塔和直线塔改为耐张塔，采取适当缩小档距，整体加强抗冰能力。更换为JL(GD)/G1A-400/50导线。第一部分：十年后的今天一、2017年输电线路覆冰事故分析及应对二、2019年2019年

事故2018年12月入冬以来，浙江省出现历史罕见阴雨寡照天气。全省平均降雨日数49天，为1951年以来同期最多，全省平均降雨量310毫米，居1951年以来第3多；全省平均累积日照时数仅138小时，为1951年以来同期最少，大部分地区无日照天数破历史纪录。2019年2月8日起，为保障低温雨雪天气下全省电力正常供应，浙江公司设备部统一安排省电科院、各地市公司开始覆冰值班工作，2月11日9时30分，省电科院值班人员发现500kV凤岩5832线69#覆冰监测装置拉力增幅达到251%。绍兴公司现场观冰发现凤岩5832线导线覆冰严重，经设计单位计算，拉力增幅表明导线覆冰厚度已达21.1mm，有发生冰害风险，建议启动线路融冰，该线路于当日下午完成融冰作业，避免出现了冰害故障。2019年

事故

2019年2月10日至2019年2月20日，浙江省220kV及以上电压等级架空线路累计跳闸7回。其中，±800kV线路跳闸1回、1000kV线路跳闸1回、500kV线路跳闸3回、220kV线路跳闸2回，两回500kV线路（安仁5827线、安和5828线）出现杆塔本体受损故障。2019年远小于2008年冰灾受损情况。2019年冰灾受损线路故障类型中，因不均匀脱冰导致发生导线相间或导地线间故障占比最高，共4条线路，占全部受损线路57.14%。存在杆塔本体受损故障2条，占28.5%；地线掉线1条，占14.28%。2019年

事故

1000kV安兰Ⅱ线故障跳闸（安兰Ⅱ线起于1000kV浙江安吉站，止于1000kV浙江兰江站，线路途经浙江湖州、杭州、绍兴、金华四市。故障杆塔为81#塔。）。根据故障测距及分布式定位装置信息，完成74#-87#共14基杆塔地面巡查工作，经查发现安兰Ⅱ线80#大号侧280米左右第七个间隔棒附近，上相（C相）与中相（B相）导线表面有放电痕迹，导线无明显损伤，不影响线路运行。现场天气情况间隔棒附近B相导线放电痕迹2019年

分析

受强冷空气影响，2月8日起，安兰Ⅱ线故障区段所在的临安山区持续低温高湿天气，铁塔及导地线出现覆冰情况，气温自2月12日凌晨0点开始回升，至故障时刻12日13:10:00，气温已达1.5℃，判断2月12日中午安兰Ⅱ线导线上覆冰开始逐步脱落。故障点位于80#大号侧280米左右第七个间隔棒附近，接近档距中央位置（80#-81#档距531米），判断B、C相导线在覆冰融化脱冰的过程中，发生不均匀脱冰跳跃，造成导线跳跃幅度过大导致B、C相间距离不足而跳闸。安兰Ⅱ线80#-81#导线脱落冰块安兰II线78#微气象监测装置温度监测数据2019年

事故

500kV沥富5921线故障（500千伏沥富5921线起于500kV河沥变，止于500kV富阳变，为安徽、浙江杭州共管线路，故障杆塔为184#塔。）已采取的抗冰措施：加装分布式故障定位装置，易覆冰区段加装覆冰、图像、视频在线监测装置等。183#大号侧210米左右（第四个间隔棒附近），中相（B相）与下相（C相）导线表面有放电痕迹，导线无明显损伤，不影响线路运行。沥富5921线184#B相导线放电痕迹2019年

分析覆冰拉力传感装置信息显示：从2月8日起，故障区段为持续低温高湿天气，故障时段前拉力增幅达到118%，存在较严重覆冰，随着环境温度上升，C相导线综合悬挂载荷值突然下降，表明导线正在经历脱冰过程。故障区段为大档距、大高差线路，线路