第一篇：南方電網35kV及以下架空電力線路抗冰加固技術導則

南方電網35kV及以下架空電力線路抗冰加固技術導則

前 言

根據南方電網公司抗災保電總指揮部三號令和公司《關于成立提高電網抗災保障能力領導小組和工作小組的通知》（南方電網辦[2008]19號文）要求，為指導南方電網35kV及以下架空電力線路2008年抗冰加固工作，特編制本導則。

本導則與國家現行技術標準相銜接，針對南方電網2008年冰雪凝凍災害造成35kV及以下架空電力線路損害情況，特別增加以下內容：

（1）明確了在非傳統冰區范圍內的2008年冰災受損線路加固設計的覆冰氣象條件要求。（2）規定了此次抗冰加固分級實施的要求。（3）補充了抗冰加固策略的要求。

本導則承研起草單位：廣東韶關擎能設計有限公司。本導則主要起草人：井永輝、張琪、蔡冠中 本導則由南方電網公司農電管理部負責解釋。

35kV及以下架空電力線路抗冰加固技術導則 范圍

1.1本導則規定了35kV及以下架空線路抗冰加固技術原則。

1.2本導則適用于2008年初南方電網公司所屬35kV及以下因冰災受損的架空線路的抗冰加固工作。2 規范性引用文件

下列文件中的條款通過本導則的引用而成為本導則的條款。注日期的引用文件，隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本導則，然而，鼓勵根據本導則達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。

GB50061-97 66kV及以下架空電力線路設計規范 DL/T5220-2005 10kV及以下架空配電線路設計技術規程 SDGJ94-1992 重冰區架空送電線路設計技術規定 B/T4623-2006 環形預應力混凝土電桿 GB396-1994 環形鋼筋混凝土電桿 3 名詞術語

下列術語和定義適用于本導則。3.1 傳統冰區

傳統冰區為2008年以前當地氣象資料中確定的覆冰地區，劃分輕冰區、中冰區和重冰區。3.1.1 輕冰區

輕冰區為當地歷史氣象資料中冰厚為10mm以下的地區。3.1.2 中冰區

中冰區為當地歷史氣象資料中冰厚為10mm～20mm的地區。3.1.3 重冰區

重冰區為當地歷史氣象資料中冰厚為20mm及以上地區。3.2非傳統冰區

非傳統冰區指當地氣象資料中非冰區，但2008年初雨雪凝凍災害出現覆冰的地區。3.3 設計冰厚

設計冰厚為按設計規定要求選用的重現期年的冰厚。3.4 設計冰荷載

設計冰荷載為按設計規定要求選用的重現期年的冰荷載。3.5 微地形地段

微地形地段為有利于線路覆冰發展的局部地形，如： 1)高出當地凝凍高度的地區；

2)促使覆冰氣流增速的埡口、風道地段；

3)迫使覆冰氣流抬升，過冷卻水滴增多的長緩坡地段； 4)使覆冰增長期加長的地段；

5)冬季水汽充足的河流、湖泊等潮濕地區；

6)形成局部沉積型覆冰小氣候的封閉低洼的盆形地區。3.6分級加固

分級加固指根據冰災對社會和經濟影響范圍而劃分的35kV及以下架空線路的加固分級，共分三級，即：一級線路（線段）、二級線路（線段）和三級線路（線段）。加固分級不涉及、不調整電力客戶分類。

3.6.1 一級線路（線段）

一級線路指對縣城的重要負荷供電的線路，以及跨越標準軌矩鐵路、高速公路和一級公路的線路跨越段。以下簡稱一級線路。

對同一重要負荷供電的雙回路，選擇一回按一級線路加固，另一回按二級線路加固，3.6.2 二級線路（線段）二級線路指對鄉鎮政府所在地供電的主干線，以及跨越二級公路的線路跨越段。以下簡稱二級線路。3.6.3 三級線路（線段）

三級線路（線段）指一、二級線路（線段）以外的配電線路。以下簡稱三級線路。3.7加固策略

加固策略指通過對線路（線段）的設備進行經濟和技術比較分析，確定當發生超出設計冰厚的覆冰氣象時，擇優選用桿塔、導線和金具的強度配合的策略。加固策略可采取保桿保線、保桿棄線的策略。

3.7.1 保桿保線策略

保桿保線策略指發生超出設計冰厚的覆冰氣象時，保桿不倒、線不斷，導線可以落地的加固策略。保桿保線策略的桿塔和導線的安全系數相同，強度配合薄弱點在橫擔、金具，是本導則推薦采用的加固策略。3.7.2 保桿棄線策略

保桿棄線策略指發生超出設計冰厚的覆冰氣象時，斷線不倒桿的加固策略。保桿棄線策略為強度配合薄弱點設在橫擔、金具后，仍不能抵御覆冰時采取的策略。保桿棄線策略強度配合的強弱次序為：桿塔、導線、橫擔。保桿棄線策略為本導則次選的策略。3.8 大檔距

大檔距指10kV線路檔距超過200m，35kV線路檔距超過400m的檔距。4 加固目標、原則及氣象條件 4.1 加固目標

在遭遇類似2008年初南方雨雪凝凍災害情況時，要求一級線路基本不受損；大幅減少二級線路和三級線路的倒桿及斷線數量。4.2 加固原則

以避為主，以抗為輔，采取分段分策的加固原則，通過桿塔、導線和金具的強度配合，針對電網的重點線路、重要部位、薄弱環節，進行重點加固。4.3 覆冰氣象條件

4.3.1 傳統冰區設計氣象條件按以下重現期確定： 35kV送電線路 15年 10kV及以下送電線路 10年

在傳統冰區的輕冰區和中冰區，架空線路加固設計冰厚依據重現期覆冰厚度。

在傳統冰區的重冰區，35kV架空線路加固設計冰厚可取20mm；在充分調查論證嚴格控制的基礎上，一級線路重點線段的35kV架空線路加固設計冰厚可取25mm或30mm。在傳統冰區的重冰區，10kV架空線路加固設計冰厚可取20mm。

4.3.2非傳統冰區的設計冰厚，在調查的基礎上可取5mm或10mm。對于一級線路35kV重點線段，在充分論證嚴格控制的基礎上可取25mm或30mm。

4.3.3冰的密度應按0.9g/cm3；覆冰時的氣溫應采用-5℃。覆冰時的風速宜采用5-10m/s。5 導線 5.1 導線排列

冰區線路不宜采用非對稱的導線排列。5.2導線的驗算

5.2.1在驗算覆冰條件下，導線弧垂最低點的最大張力不應超過其破斷力的80％，導線懸掛點的最大張力不應超過其破斷力的88％。

5.2.2 非傳統冰區的線路，設計冰厚取5mm的線段按10mm覆冰校核；設計冰厚取10mm的線段按20mm覆冰校核。

5.2.3 有架空地線的35kV線路，其重點部位校驗時，地線覆冰厚度應比導線加大5mm計算。5.2.4 35kV及以下架空線路應按傳統冰區的覆冰厚度驗算放線弧垂，用1.5倍的設計冰厚驗算其對地距離，對地距離不夠的應調整桿塔位或加高桿塔。5.2.5采取保桿棄線策略的線檔，按設計冰厚進行驗算。5.3 導線的防震

重冰區的35kV線路宜采用預絞絲防震。10kV線路的一般檔不加防震措施，重冰區的10kV線路應降低其平均運行張力。

應降低大檔距的平均運行張力，平均運行張力不超過破斷力的16％。5.4 導線安全系數

導線安全系數根據加固策略確定。同一條線路的不同地段，應根據實際地形和不同的覆冰值取用不同的安全系數。6 桿塔與拉線 6.1桿塔

6.1.1用于加固的拔稍桿宜增加根部配筋和箍筋。用于加固的預應力桿混凝土強度不應低于C60，非預應力桿壁厚為30～35毫米時混凝土強度不低于C60，壁厚大于35毫米時，混凝土強度不低于C50。6.1.2用于中冰區和重冰區加固的電桿宜采用梢徑為Ф190mm鋼筋混凝土電桿。梢徑為Ф190mm的12000mm及以上電桿可采用分段形式。

6.1.3運輸困難地區應對運輸費用和桿塔成本進行經濟技術比較，經過比較后可選用鋼管桿或自立塔。6.1.4大檔距應設獨立耐張段，優先選用三聯桿型，有地線時應采用直線型三聯桿或門型雙桿。6.1.5位于重冰區的35kV線路耐張段長度宜控制在2km左右。位于重冰區的10 kV線路耐張段長度宜控制在1km左右。

6.1.6輕冰區、中冰區、重冰區過渡分界處的桿塔宜改用耐張型。6.1.7非耐張型10 kV變臺桿應改為耐張型。

6.1.8桿塔施工時應保證電桿及拉盤的埋深復合設計要求，不能滿足埋深要求時，必須采取加固措施。電桿基礎土質較差的可增設卡盤。6.2拉線

6.2.1 35kV轉角桿、T接和耐張桿的拉線應能平衡覆冰工況下導線對桿塔的最大作用力，安全系數不小于2。

6.2.2位于中冰區和重冰區的10kV架空線路，連續3～5基直線桿應設置一基耐張桿塔或加強型直線桿塔，或者增加四方拉線桿等。設置四方拉線的桿塔宜采用水平排列布線。非水平排列布線的桿塔四方拉線設置方式為：兩根絕緣拉線順線路方向置于桿頂，兩根拉線垂直線路方向置于橫擔處。對連續上、下山地段，可適當增加上述措施。

6.2.3位于重冰區的10kV轉角單桿應設置三根拉線，一根方向為轉角平分線上（外側），置于桿頂，另外兩根拉線的方向為各自線路方向的反向側，置于導線的橫擔處。置于桿頂的拉線宜為絕緣拉線。線路轉角不超過30度的還需設置內分角拉線。

6.2.4 10kV分支線路第一基或第二基桿塔改為耐張型或增設四方拉線。

6.2.5 10kV直線桿的四方拉線規格不小于GJ-35;10kV轉角、耐張桿導線在LGJ-50及以下的不小于GJ-50，導線在LGJ-70及以上的不小于GJ-70。大檔距電桿的拉線應根據計算確定。7 橫擔與絕緣子 7.1 橫擔

7.1.1 橫擔強度按設計冰厚進行設計。橫擔強度根據加固策略確定與桿塔、導線的強度配合。7.1.2水平排列布線的橫擔長臂須加斜撐。

7.1.3二、三級10kV線路（線段）宜選用瓷橫擔或轉動橫擔。選用瓷橫擔或轉動橫擔時，應設計和驗算，確保非覆冰工況時正常運行。對高差較大的檔不宜選用。7.2 絕緣子

7.2.1 35kV線路的懸式絕緣子串，靠橫擔側的第一片絕緣子宜采用大盤徑絕緣子。7.2.2 重要跨越的35kV線路采用雙懸垂串時，宜用V形或八字形串。

第二篇：2018年國家科學技術獎提名-電力輸電線路導地線融冰技術與裝置

2018年國家科學技術獎提名-電力輸電線路導地線融冰技術

與裝置

該項目發明了電流源型和電壓源型融冰裝置，成為我國融冰裝置的基本型式；發明了架空地線和光纖復合地線融冰技術；發明了動、靜觸頭采用不同的絕緣等級技術的融冰隔離開關，減小占地面積50%，實現了融冰過程全自動化；發明直流融冰裝置等效試驗方法。所發明技術解決了電網輸電線路導地線融冰的難題，已產業化并廣泛應用于南方電網和國家電網，有力保障了電網安全，獲國內外同行和用戶高度評價，經濟社會效益顯著。項目形成了完整的自主知識產權體系，獲授權發明專利34項（國際專利2項）、實用新型專利31項，制訂國家標準3項、行業標準2項，發表40多篇。該項目突破電網抵御冰災的技術瓶頸，實現了電網防御冰災技術的重大突破，具有明顯的原創性和實用性。項目相關成果獲中國能源研究會能源創新一等獎、第十八屆中國專利獎優秀獎、第一屆廣東省專利金獎、貴州省科技成果轉化一等獎和中國電工技術學會科學技術進步一等獎。提名該項目為國家科學技術進步獎二等獎。項目簡介輸電線路覆冰是威脅電網主要自然災害之一，嚴重覆冰導致國內外電網多次大面積癱瘓。2008年我國南方冰災造成各類損失千億元，電網中斷導致近千萬用戶停電。冰災一直是電網竭力突破的一大技術難題，在該項目開始之前，國內沒有能夠在在電網中大規模應用的融冰技術與裝置。突破電網抵御冰災的技術瓶頸，實現“被動抗冰”到“主動防冰”的轉變是保證電網安全、國民經濟持續穩定發展的重大需求。自2008年，在國家科技部、國家自然科學基金委和南方電網公司的支持下，歷經近10年“產、學、研、用”協同攻關，實現了重大突破和實質性創新，取得了多項原創性發明，建立起了完整的輸電線路融冰理論和應用技術體系。獲授權發明專利35項（國際專利2項），實用新型專利31項，制定國家標準3項、電力行業標準2項。主要創新點如下： 創新點1：針對輸電線路融冰電流差異大、換流器強電磁環境及散熱困難等難題，發明并成功研制了12脈動電流源型、6脈動電流源型以及電壓源型融冰裝置，成為我國融冰裝置的基本型式。實現了融冰電流50A-6000A無級調節，可同時用于10kV-500kV及更高電壓等級輸電線路導線、架空地線和光纖復合地線（OPGW）的融冰。創新點2：針對架空地線和光纖復合地線（OPGW）覆冰比導線更嚴重且無法融冰的難題，突破了覆冰期電網通信光纖無保護措施的技術瓶頸，發明了架空地線和OPGW融冰技術，發明了滿足地線融冰需要的地線絕緣子和光纖接續裝置，提出確保光纖安全的融冰電流和溫度控制方法，發明了地線融冰狀態監測裝置，融冰時OPGW表面溫度應控制在80℃以下，實現了架空地線、OPGW與導線同期融冰。創新點3：針對待融冰線路與融冰裝置連接困難、原有隔離開關在已建變電站無法安裝的難題，提出了隔離開關動、靜觸頭采用不同的絕緣等級技術，發明并研發出融冰自動接線系列隔離開關，使得整個隔離開關占地減小50%，實現了融冰線路與融冰裝置通過全電氣操作自動連接和斷開。創新點4：針對融冰裝置功能驗證的難題，揭示了融冰裝置開路試驗、零功率試驗與直接接入融冰線路工況的等效機理，發明直流融冰裝置等效試驗方法，提出采用開路試驗對融冰裝置的直流電壓耐受和控制能力進行檢驗，采用零功率試驗對融冰裝置直流電流耐受和控制能力進行檢驗的方法。基于以上創新，該項目研制了我國第一套電流源型融冰裝置（2008年）和第一套電壓源型融冰裝置（2013年）。研制的融冰裝置被列入2011年國家重點新產品推廣目錄，市場占有率超過80%。成果在南方電網和國家電網廣泛應用。2009-2017年在我國電網110kV及以上線路實施融冰超過1000次（其中地線融冰超過200次）。項目新增銷售額4.4億元，新增利潤1.01億元、節支近20億余元。該項目成果得到了國家科技部和電氣工程領域韓英鐸、雷清泉、程時杰、鄭健超、沈國榮、孫才新、李立浧等院士的高度評價，整體技術水平國際領先。曾獲第中國能源研究會能源創新一等獎、十八屆中國專利獎優秀獎、第一屆廣東省專利金獎、貴州省科技成果轉化一等獎和中國電工技術學會科學技術進步一等獎。客觀評價1.相關部門正式作出的技術檢測報告、驗收意見、鑒定結論等產出該項成果的國家科技支撐計劃重點項目順利通過國家科技部組織的驗收，國家自然基金項目順利通過國家自然基金委員會的審核，相關成果通過了技術評價，得到了電氣工程領域韓英鐸、雷清泉、程時杰、鄭健超、沈國榮、孫才新、李立浧等多位院士的高度評價，總體技術處于國際領先水平。1）國家科技支撐計劃重點項目“電網抵御極端天氣災害關鍵技術及裝置開發與應用”（項目編號：2009BAA23B00）驗收意見2012年6月29日，國家科技部組織雷清泉院士、謝國恩設計大師等對該項目的驗收意見為：提出了直流融冰裝置主回路設計、過電壓和絕緣配合、試驗和調試方法，對設備規范、接入設計、裝置制造、等效試驗等進行了深入研究，建立了直流融冰技術集成體系。研制的融冰裝置已在南方電網高壓、超高壓輸電線路中獲得了大規模應用。實踐證明，融冰速度快、效果好，顯著提高了電網抵御冰災的能力。2）江蘇省科技成果鑒定意見（蘇信鑒字[2009]第028號）2009年10月24日，江蘇省經濟與信息化委員會組織專家對該項目的鑒定意見為：研發的直流融冰裝置是世界上第一套輸出直流電流超過4000A，且能夠長時間、大角度(融冰方式5度-88度)運行的融冰裝置。具有自主知識產權，填補了國內外空白，其整體技術性能處于國際領先水平。3）中國電力企業聯合會科技成果鑒定意見（中電聯鑒字[2013]第138號）2013年10月20日，中國電力企業聯合會對該成果中“地線融冰自動接線裝置”的評審意見為：該裝置原理正確、結構合理，屬于國內首創，具有國際領先水平。4）貴州省科技成果應用評價意見（黔科評字[2014]第05號）2014年6月14日，貴州省科技廳組織雷清泉院士、程時杰院士對該成果在貴州省應用情況的評價意見為：“形成了一套集成線路覆冰監測、預警、線路融冰、應急通信為一體的防冰、融冰技術體系，顯著提高了電網抵御冰災的能力。”5）國家高壓電器質量監督檢驗中心對融冰裝置用晶閘管閥性能檢測報告（報告編號：090104G）2009年4月8日，融冰裝置用晶閘管閥組在國家高壓電器質量監督檢驗中心通過參考GB/T 20990.1-2007確定的大角度大電流長期運行試驗，即“最大暫態運行負荷試驗[觸發角=90°，正向峰值觸發電壓≥14.6kV，試品電流≥3600A，運行時間2h]”。6）國家重點新產品證書（證書編號：2011TJC11002）該項目研制的“PCS-9590具有SVC功能的直流融冰裝置”2011年獲得了國家科學技術部、商務部、環境保護部、國家質量監督檢驗檢疫總局聯合頒發的《國家重點新產品證書》。7）技術發明點國內外查新情況（1）電流源型直流融冰技術及裝置國內外查新情況（報告編號：2009-0393C3）2009年5月13日，國網信息通信公司查新報告結論為：交直流線路融冰技術及裝置涉及查新點國內外未見文獻報道。（2）導線融冰自動連接開關國內外查新情況（編號：J20160801139）2016年1月1日，國家科技部西南信息中心查新中心查新報告結論為：導線融冰自動連接開關涉及查新點國內外未見文獻報道。（3）電壓源型直流融冰技術及裝置國內外查新情況（報告編號：2017-0332）2017年1月20日，中國科學院文獻情報中心查新報告結論為：采用全橋MMC拓撲構造的直流融冰裝置國內外未見文獻報道。（4）地線融冰自動接線裝置國內外查新情況（報告編號：201432B2504193）2014年6月5日，江蘇省科技查新咨詢中心查新報告結論為：地線融冰自動接線裝置相關查新點國內外未見文獻報道。2.國內外同行在重要學術刊物、學術專著、重要國際學術會議上公開發表的學術性評價意見等IEEE雜志評閱人認為該技術是“一種全面的、實用的防止輸電線路因覆冰倒塌引起電網災難性損失的好方法”。(I found the paper to be informative and comprehensive in addressingthe practice and practicality of using ice melting to avoid catastrophicfailures of transmission lines.The paper presents a good approach to de-icingand I congratulate you on your efforts.)2013年6月29日，國家能源局總工程師楊昆先生在“加強電網抗冰能力技術全國經驗交流會”中評價：“我國的電網抗冰工作由原來的被動修復到現在的主動防御，取得了重大的進步。”3.該項成果的應用得到了社會普遍關注和新聞媒體的廣泛報道1）2008年9月3日，人民網：南方電網直流融冰裝置現場試驗取得成功2）2008年10月10日，新華網：中國首套６萬千瓦電網直流融冰裝置在貴州試驗成功3）2009年1月3日，中央電視臺，新聞60分：南方電網加裝融冰裝置，導線自行“解凍”4）2011年1月5日央視新聞頻道《新聞直播間》：南方電網投入使用自主研發的直流融冰裝置，對貴州電網主干網進行大規模融冰5）2011年1月13日，中央電視臺《新聞聯播》：高科技監測融冰，南方電網經受住冰凍雨雪考驗6）2013年7月1日，中國日報：解決世界性難題，南方電網大范圍應用融冰技術7）2016年初“霸王級”寒潮期間，中央電視臺和新華網該項成果的應用進行廣泛報道2016年1月25日，中央電視臺《共同關注》報道：“霸王級”寒潮致76地氣溫跌破極值，廣東：輸電線覆冰，電網啟動直流融冰。2016年1月25日，新華網刊發《科技抗冰：你的溫曖，別忘記它》。2016年1月27日，中央電視臺“朝聞天下”播出《科技手段除冰保電網抗寒潮》、“新聞直播間”播出《輸電線覆冰電網啟動直流融冰》。8）2017年4月12日，中央電視臺《新聞聯播》報道了該項目成果在青海省的應用：降雪導致青海省多地輸電線路覆冰嚴重，融冰工作緊張有序。4.制定融冰裝置系列標準，獲得國際同行高度評價，被國內外標準推薦制定我國3項直流融冰裝置國家標準和2項電力行業標準，成為我國融冰裝置產業發展的主要依據。在國際會議上介紹該成果，加拿大、英國、丹麥等國際同行多次來華進行技術交流并尋求合作。提出的融冰裝置型式被我國電網設計標準《直流融冰系統設計技術規程（DL/T 5511-2016）》和CIGRE 438 “Systems forprediction and monitoring of ice shedding, anti-icing and de-icing for powerline conductors and ground wires(ISBN: 978-2-85873-126-8)”推薦。推廣應用情況1．推廣應用情況1）融冰裝置該項目發明和研制的融冰裝置2011年列入國家重點新產品推廣目錄，已在全國安裝150多套，市場占有率超過80%，是我國電網設計標準《直流融冰系統設計技術規程（DL/T5511-2016）》的推薦方案。實際應用表明融冰裝置成為電網抵御冰災的主要技術手段。2）導線融冰自動連接開關該項目發明的導線融冰自動連接開關已經推廣應用287套。實際應用表明導線融冰自動連接開關顯著提高了融冰效率。3）地線融冰自動接線裝置、融冰地線絕緣子該項目發明的導線融冰自動連接裝置已經推廣應用140套、融冰地線絕緣子2500只。實際應用表明該項技術的應用實現了導線與地線的同時融冰，確保了電網通訊光纖的安全。4）整體技術應用情況自2009年開始，貴州、云南、廣東、廣西等電網陸續應用了該發明的電流源型融冰裝置、電壓源型融冰裝置、導線融冰自動連接開關、架空地線和光纖復合地線融冰技術、地線融冰自動接線裝置、融冰裝置等效試驗技術。進而推廣到四川、浙江、河南、青海、江西、福建、重慶、安徽等共計12個省（市），可對超過2100條經過易覆冰區的110kV及以上線路進行融冰。6）南方電網應用效果2009-2017年南方電網公司共計對110kV及以上電壓等級輸電線路實施融冰超過1000次，其中架空地線和光纖復合地線融冰超過200次。實際應用表明：電流源型融冰裝置和電壓源型融冰裝置能夠快速除去覆冰導線、架空地線和光纖復合地線上的覆冰。該項成果應用以后，南方電網基本沒有再發生因覆冰停電或設備受損事件。7）其他電力公司應用情況四川省電力公司、浙江省電力公司、青海省電力公司、安徽省電力公司等應用了該項目的電流源型融冰裝置，在2011年-2016年實施融冰200多次，確保了輸電設備和電網的安全。