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500 kV输电线路冰闪故障及治理分析 　　摘 要：覆冰冰闪事故是我国输电线路建设中最常见的事故故障之一，它不但严重威胁了电力系统的安全常态运行，也造成了不可估量的经济损失。文章所针对的就是这种高压直流输电线路的主要故障，并基于某变电站500 kV输电线路作为背景，探讨了冰闪故障发生的原因、覆冰的状态类型，并提出了直流融冰技术对冰闪故障的治理过程。 中国论文网 /1/viewhtm　　关键词：冰闪故障；覆冰；500 kV输电线路；直流融冰 　　中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）06-0078-02 　　冰闪故障是由于持续高幅值闪络泄漏电流融化冰层所造成的，在此过程中闪络频率应该与电压梯度呈现正比关系，而且闪络电压也与覆冰水电导率、覆冰类型、冰量以及气压都有关系。而再看输电线路的覆冰因素也涉及电路所处地形、地势、气候甚至季节等外界因素，因此冰闪故障的原理及发生状况是相当复杂的。 　　1 冰闪故障的起因解读 　　冰闪故障与输电线路上覆冰绝缘子的直流闪络特性有关，这是因为经研究表明闪络电压可以与输电线路覆冰绝缘子的覆冰水电导率、覆冰量、覆冰类型以及大气气压联系起来，而且由于直流闪络的梯度偏短，就使得闪络频率与电压梯度成正比关系，因此可以说闪络就是由于持续高幅值电流对冰层融化所造成的。关于冰闪故障的起因，下文给出了若干种解读。 　　1.1 输电线路融冰桥接线短路 　　融冰桥的接线短路可以从两方面来看，第一是由于输电线路结冰形成天然放电通道，第二则是由于线路融冰形成放电通道。因为在融冰过程中出现水导致电导率升高，因此冰闪电压就会呈现快速降低状态。 　　1.2 污 染 　　输电线路暴露在室外，经历各种气候变化，难免受到污染。当自然降水与绝缘子污秽相结合时，就会大幅度增加水与冰之间的电导率，最终导致绝缘子闪络的发生。 　　1.3 绝缘子结构 　　绝缘子结构类型也能对闪络发生产生影响。由于闪络是形成于放电通道的，尤其是对目前我国比较常用的径盘式瓷质绝缘子或玻璃绝缘子而言，它们的结构造型很容易形成冰雪融化或结冰时的桥接造型，它为冰闪闪络提供了天然的放电通道[1]。 　　2 覆冰的状态类型及其对冰闪的影响 　　覆冰是附着于超高压直流输电线路绝缘子串上的冰层，它主要被分为以下几种类型。 　　2.1 雨 凇 　　雨凇还被叫做“冻雨”，因为它是约-2～3 ℃的过冷水构成的，在与绝缘子直接接触后就形成了覆冰。雨凇具有结冰密实度与透明度高的特点，它会为绝缘子串形成一层厚厚的“冰盔甲”，可以达到1 cm3/g的结冰量。曾有相关资料统计显示，雨凇所形成的覆冰可以造成低闪络电压，极易导致输电线路由于闪络而短路跳闸。我国在过去10年间由雨凇覆冰所导致的变电站输电线路闪络跳闸现象屡见不鲜，已经成为了变电站发展进程中的顽疾。 　　2.2 湿雪覆冰 　　如果在0 ℃以上的环境中下雪，当雪花附着于绝缘子串上时就会融化，并沿绝缘子外部形成滴流现象。当凌晨温度下降到0 ℃以下时，滴流就会逐渐形成冰凌，这就是绝缘子的“桥接”。桥接可以为冰闪闪络提供通道造成输电线路跳闸。而当日间温度再次回升，冰凌融化，还会引起绝缘子串表面的电压分布畸变现象，如此状况下绝缘子性能就会严重下降，此时也会引起闪络跳闸故障。 　　2.3 雾 凇 　　雾凇就是空气中的水分子遇冷空气凝结于绝缘子串上的霜结表现，它也是一种典型的覆冰现象，但这种覆冰的结冰密度相对较低，相比于雨凇覆冰厚度只有一半左右，而且不透明，是一种粉状的覆冰现象，因此这种雾凇现象也多发于500公尺以上的高海拔地区。一般情况下由雾凇所引发的冰闪闪络现象是很少见的，它的危害也远不如雨凇大[2]。 　　3 500 kV输电线路冰山故障的治理方法――直流 融冰 　　3.1 直流融冰技术原理 　　直流融冰要通过相关装置并从变电站系统中获得交流电支援，将交流电能转化为直流电能，并将直流电能输入到待融化覆冰线路的导线之中。在直流电流的作用下，导线会发热将输电线路绝缘子串上的覆冰融化。直流融冰装置可以按结构分为两类，带整流变式与不带整流变式。 　　3.2 直流融冰方法 　　直流融冰的方法操作是将输电线路中的三相导线与三根直流覆冰融冰母线相接，通过装置自动切换实现导线的融冰过程。本文提出了两种直流融冰方法。 　　方法一：假设有A、B、C三根导线，将它们分3次完成覆冰融化，这其中融冰的回路电阻应该为单相直流的2R电阻，融冰时间记为T/2。 　　方法二：同样分3次完成三相导线融冰过程，但是将其中两相导线并联再接入到融冰电源的另一个输出端。如此通过三相导线线路的自动切换装置功能就能分3次完成导线融冰过程。总体来说该方法就是两相并联后再与另一相串联，它的融冰回路电阻可以达到1.5 ？赘。方法二的融冰