路覆冰闪络事故致因理论分析与对策

输电线路覆冰闪络事故致因理论分析与对策摘要：目前，安全生产风险管理体系正在电网企业中逐步推广和深化，但由于风险体系建设还处于初级阶段，如何在实际中应用风险管理理论的思想和分析方法对电网中的事故事件进行分析，以找出事故发生的根源，是值得安全管理人员深思一个问题。本文根据安全风险管理体系的“管理失误论”对“冰闪”事件进行了原因分析，剖析了事故的主要原因和根本原因，并提出了预防“冰闪”的现场应对处置措施，从安全管理方面阐述出改进的根本对策。关键词：覆冰闪络；气象条件；致因理论；运行管理中图分类号：TM751文献标识码：B文章编号：1引言2010年2月14日—2月19日期间地处湘粤交界的粤北韶关乳源、乐昌等地区受北方持续强冷空气和南方暖湿气流的影响，经过此区域的输电线路出现了最厚达14mm的覆冰，伴随着覆冰的消融及绝缘子污秽的影响，造成在该区域的2条500kV交流和1条500kV直流及多条220kV以下交流输电线路出现“冰闪”线路跳闸事故。经现场故障巡查发现，500kV坪曲线#58塔A、B相、#77塔B相、#107塔B绝缘子串有放电痕迹，如图1所示。此次事故严重影响了区域内电力供应的可靠性，引起运行单位的高度重视。近年来，随着经济的发展电网规模得到空前的扩大，而新建线路可选择路径的自然条件越发复杂多变，同时近年来极端天气状况时有发生，给电网的稳定运行构成了极大的威胁[1-6]。本文根据风险管理体系的要求按照致因理论讨论了发生“冰闪”的根本原因及相应的运行管理对策。图1线路“冰闪”后在绝缘子上留下的放电痕迹2博德的事故因果链锁分析模型风险管理博德的事故因果链锁分析模型如图2所示。按照该理论对“冰闪”事件进行分析，以寻找出事故发生的直接原因和根本原因，在管理失误中找到改进工作机会，使看似不可控制和不可预防的由自然灾害引起的事故得到控制和预防。不充分的风险评估不充分：?基于问题?基准的?持续的不充分：?标准?系统?依从?工作因素?人员因素?低于标准的环境?低于标准的行动/练习导致损失的生产事件?损失?伤害?低于标准的产品/服务?法律责任等缺乏控制直接原因根本原因事故损失事故原因模型解决问题的模型接触前接触接触后门槛限制图2事故因果链锁分析模型3气象条件与覆冰闪络的形成输电线路发生覆冰现象的几个条件：大气中必须有足够的过冷却水滴；过冷却水滴与绝缘子/导线接触；过冷却水滴立即冻结在绝缘子/导线表面。严冬或初春季节，当气温下降至−5℃～0℃，风速为3～15m/s时，如遇大雾或毛毛雨，首先将在导线上形成雨凇，这时如果气温再升高，雨凇则开始融化，如天气继续转晴，则覆冰过程就停止；但如果天气骤然变冷，出现雨雪天气，冻雨和雪则在粘结强度较高的雨凇面上迅速增长，形成较厚的冰层；如温度继续下降至−15℃～−8℃，原有冰层外则积覆雾凇。在这样一个过程中，出现多次忽晴忽冷变化天气，短暂的融化加强了冰的密度。根据当地气象观测情况显示每年12月下旬到次年的2月下旬，地处南岭山脉的乳源、乐昌等地在冬末春初时受“气温介于−4℃～4℃，空气湿度大，大雾多，活动时间3～5天”特殊天气（或称局部冻雨）影响平均在2~3次左右。一方面，随着线路运行环境的不断劣化，在雾天，以大气中悬浮的细小尘埃为凝结核的雾滴沉降会使近地面大气污染浓度突发性增高，持续大雾带来的湿沉降将使绝缘子受更大污染，在一定的低温下使绝缘子表面覆冰或被冰凌桥接，绝缘强度下降，泄露距离缩短。另一方面，在融冰过程中冰体表面或冰晶体表面的水膜会很快溶解污秽物中的电解质，并提高融冰水或冰面水膜的导电率，引起绝缘子串电压分布的畸变，进而引起单片绝缘子表面电压分布的畸变，从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压。另外，大气中的污秽微粒直接沉降在绝缘子表面或作为凝聚核包含在雾中，将会使绝缘子覆冰融化时冰水电导率进一步增加。根据高压试验数据表明，覆冰越重、融化时造成电压分布畸变越大，绝缘子串两端特别是高压引线端绝缘子承受电压百分数越高，打破了原有的均压环境被，最终导致“冰闪”。4覆冰闪络的博德的事故因果链锁分析4.1覆冰闪络事故及后果此次覆冰天气造成区域内所管辖的2条500kV交流输电线路和多条220kV以下输电线路“冰闪”跳闸。事故严重影响了区域内的电力供应和电网的稳定性，同时给企业带来了负面影响，损害了企业形象。此次事故固然是由于自然原因造成的，但是通过分析我们仍可以找到一些预防事故的方法和应对措施，避免或降低事故的破坏程度和影响。4.2直接原因地理环境因素影响。发生输电线路“冰闪”事故的粤北韶关乳源、乐昌地域是南岭山脉的“骑田岭”地带，是粤北较为典型的相对高海拔地区，南北暧冷气流的交汇锋面[2]。属于典型气象区的第Ⅷ气象区，即粤北重冰地带，覆冰厚度（15mm）。环境污染因素影响。近年来，在输电线路沿线新修的道路如京珠高速公路、坪乳公路、新建成的石灰石采石场、电解铝化工产业园等污染源的不断增多。曾经一度被视为达不到Ⅰ级污区的清洁区域迅速成为新的污染地区。导致原来绝缘配合标准不符合现在实际环境情况。4.3根本原因造成“冰闪”的根本原因主要有：（1）线路维护工作不到位。随着电网建设的迅速发展以及长距离、跨地域输电线路的建设，目前运行中的线路每年绝缘子清扫日益困难，山区线路及500kV线路更是如此。线路运行中要求的“逢停必扫及一年一扫”措施难于实施。（2）设计标准偏低。过去对线路外绝缘的配置思路都是基于“清扫”来划分和选择外绝缘的污秽等级及污秽绝缘水平，相对而言，目前的绝缘配合偏低了。（3）污区分布图不完善。现行污区分布图中划分污级的盐密测量是建立在普通悬式绝缘XP型绝缘子的基础上，没有采用近年来广泛应用复合绝缘子及其他材质和大小裙、串型结构测试数据，由于材质、型式不同，串型结构不同，也使积污特性各不同，故污秽级确定可能偏差较大。造成实际线路外绝缘配置不准或偏低。线路经抗冰加固改选后没有对绝缘子材质和串型的采取防“冰闪”措施，仍按大小裙悬垂型式配置外绝缘，对防“冰闪”暴露出不足。综合所述，输电线路覆冰闪络的根本原因是近年来对该区域内的防覆冰工作不到位，没有对该区域的自然环境和气候的变化进行跟踪，设计施工标准和运行管理工作停留在旧有水平，没有改进和提高。4.4控制措施4.4.1现场控制措施（1）在覆冰最严重的红云片实行全天候巡视和线路覆冰在线监测系统的不间断监控，并与国家电网公司三广交直流线路运行维护单位人员及时交流覆冰观测情况。（2）加强覆冰最严重的500kV坪曲线#115塔、220kV坪通线#91塔、110kV通大线#51塔等地段巡查线路覆冰情况，结合韶关电网调度运行方式和电力供需形势研究应急处置方案。（3）对覆冰区域的110kV大桥、梅花、塘口、江湾4个无人值班站恢复有人值班；派出一、二次专业人员开展对500kV曲江站、500kV坪石电厂站、220kV通济站等主干网的关键设备专业巡视，全力做好设备特护工作。（4）认真检查直流融冰装置运行工况，做好直流融冰准备，确保直流融冰装置可随时投运，做好了防御低温冰冻灾害应急预案、物资、人员准备工作。4.4.2运行管理控制措施（1）完善覆冰区域的管理。对近年来发生覆冰区域进行统计分析，建立覆冰区域输电线路运行设备台账，并列入防“冰闪”的重点区域。对线路运行区域原有或新增的污染源进行跟踪管理，向上级专业管理部门进行汇报，及时掌握现场污染等级情况。建议在盐密度测量图中，盐密度值取户外不同材质、结构、串型的绝缘试品且时间应在3~5年连续积污盐密的最大值；对不同型式绝缘的等值附盐密度注明修正系数，对“污湿特性”和空气质量指数进行量化描述，科学编制污秽区分布图。（2）提高输变电设备的绝缘水平将运行线路外绝缘调整到的污区上限绝缘水平，换用复合绝缘子或喷涂RTV，提高绝缘水平。在发生过“冰闪”的污秽区和重要线路按Ⅲ级或Ⅳ级污级考虑，采用“4+1”插花串、增爬裙、改直型串为“V”字型串等措施，消除覆冰线路尤其是污秽区段线路运行中易发生“冰闪”事故的缺陷。同时，建议在工程建设的设计阶段对绝缘子选用作如下考虑：①用爬电距离大、有效利用率高的绝缘子；②用抗积污和自洁性能好、劣化率低的绝缘子；③结构高度相同则用单片耐污压值高的绝缘子。（3）对绝缘子“重点清扫”。运行线路没有进行绝缘调爬改造之前，坚持清扫绝缘子是最有效的预防“冰闪”的措施。不管条件如何，充分利用线路停电机会对重点覆冰区域、污染区域进行“重点清扫”是十分必要的。4.5风险评估（1）定期展开防“冰闪”专项调查工作。对所辖区域内容易“冰闪”重点区域和输电走廊的自然条件、气候和线路设备基本情况进行摸底，完善线路“冰闪”风险分析数据子库。（2）自然气候条件是无法改变的，因此“冰闪”有其存在的客观条件。对于线路运行管理来说，事先应该对区域内线路发生“冰闪”的可能性进行充分的分析，制定严格的线路检修维护标准，确保不发生由人为因素引起的“冰闪”跳闸事故。（3）对区域内线路的基本情况进行持续跟踪，改进应对措施，避免风险分析数据和应对措施滞后于实际变化，以减少风险分析的机械性和盲目性，使安全生产风险管理真正起到作用。5结论输电线路经过抗冰加固改造后，承载覆冰的机械强度增加了，在尚未达到直流融冰的启动条件前，如何预防覆冰闪络事故将成为输电线路运行维护的重点任务。本文根据博德的事故因果链锁分析模型对几起“冰闪”跳闸事进行了故事故致因理论分析，找到了事故发生的根源，并提出了应对措施，其主要的方法有：（1）根据实际污秽情况开展输电线路设备绝缘配合校核，为线路调爬、清扫计划提供依据，为新建输电线路工程建设提供参考。（2）坚持对输电线路绝缘子的清扫或开展基于状态的“重点清扫”。（3）积极开展复合绝缘子和大小裙结构、“V”型串绝缘子在覆冰区域的试点应用，为预防覆冰闪络工作积极经验。参考文献[1]丁京玲，党镇平，王婷婷．棒形悬式复合绝缘子伞形结构对覆冰闪络特性的影响[J]．电瓷避雷器，2010，（1）：10-12，18[2]武利会．XZP／XZWP4-160直流绝缘子覆冰闪络电弧特性的研究[J]．中国电力，2006，（8）：25-28[3]吴向东，徐辉芳，吴强．500kV输电线路绝缘子覆冰闪络及对策研究[J]．湖北电力，2006，（12）：58-60[4]仇昕，张永康．接触网绝缘子覆冰闪络电压探讨[J]．电气化铁道，2008，（2）：58-60[5]程登峰，蒋兴良，王刘芳．PRTV涂料在直流线路防覆冰闪络的应用效果[J]．高压电器，2009，（3）：154-156[6]吴亚光，钱之银，张锐．输变电设备污闪原因及对策[J]．电力设备，2004（8）：48-50