500kV桥曲乙线冰闪分析和防范措施
引 言
冰灾是电力系统最严重的危害之一，当严重的冰灾持续来袭时，输电线路难免会出现覆冰。覆冰会引发线路绝缘子串的冰闪，重则造成倒塔（杆）、断线，造成的损失是巨大的。如何应对输电线路覆冰带来的危害，已成为一项重要课题。
引 言
2010年2月11日至2月18日期间，粤北和湘南区域大幅降温，为小雨夹雪或大雾天气。受此影响，500kV桥曲乙线部分区域覆冰严重，线路7次冰闪跳闸，只有一次重合闸成功，6次重合闸不成功而线路三相跳闸。而甲线于2月17日检修后多次充电也未成功。至2月19日，天气逐渐好转，500kV桥曲甲线、乙线才恢复正常。
2010年500kV桥曲乙线冰闪过程
1、2010年2月12日至2月18日春节期间，粤北湘南区域大幅降温，小雨夹雪或大雾天气，气温在-5℃—2℃之间波动。受此影响，500kV桥曲乙线部分区段覆冰，其区段为湘南某一水泥加工场区段和粤北高山重冰区段。
2、在2月15日下午，500kV线路寻线人员分别汇报在上述两区段均出现绝缘子串拉弧现象，同时电晕闪络声明显。当时测定现场湿度高达95%。
2010年500kV桥曲乙线冰闪过程
3、在2月16日至18日白天，500kV桥曲乙线线路已经发现绝缘子串整串有拉弧现象 ，线路绝缘子串已经桥接且伴有融冰现象，同时发现铁塔迎风面也覆冰，其覆冰厚度在15mm—20mm左右，伴有融冰现象。
2010年500kV桥曲乙线冰闪过程
2010年500kV桥曲乙线冰闪过程
2月21日10时，故障查找人员汇报：500kV桥曲乙线#121 C相第1片绝缘子钢帽和角钢挂点横担上有明显的烧伤痕迹。通过现场确定和相关资料分析，确定为本次冰闪对地放电点之一 。
500kV桥曲乙线冰闪原因分析
500kV桥曲乙线冰闪原因分析
覆冰桥接
郴州南部和粤北地区持续了一周的小雨夹雪和大雾天气，气温在-5℃—2℃之间波动。当气温低时在绝缘子串形成覆冰，此时覆冰不严重，厚度也很薄，天气持续低温，又遇小雨和大雾天气时，在导线、铁塔、绝缘子串上又会有过冷水滴，此时又在粘连强度很高的雨凇冰面上迅速增长，形成更厚的冰层，天气和温度的交替变化则继续发展形成雨凇覆冰和混合凇覆冰现象，此覆冰密度大、与线路和绝缘子的粘连强度高。
500kV桥曲乙线冰闪原因分析
污秽
覆冰地区大气中的污秽物积聚于绝缘子表面有2种方式：①在覆冰前污秽物已沉积在运行绝缘子表面；②在冻结前悬浮水汽已溶解或捕获空气中的微小导电粒子，即过冷却水滴冻结前被污染，具有较高导电率。对于后一种情况，水滴在冻结过程中已经捕获或溶解的导电杂质具有“晶释效应”，即冻结时水中杂质被排释在冰晶体外表面。因此，无论属于何种积污方式，在融冰过程中冰体表面或冰晶表面的水膜会很快溶解污秽物中的电解质，并提高融冰或冰面水膜的导电率，从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压。
500kV桥曲乙线冰闪原因分析
融冰
绝缘子表面覆冰或被冰凌桥接后，绝缘强度下降，泄露距离缩短。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，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。两端绝缘子随着电压急剧上升，还会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 。
500kV桥曲乙线冰闪原因分析
闪络通道
覆冰越重、电压分布畸变越大，绝缘子串两端特别是高压端绝缘子承受电压百分数越高，随着冰水导电率的增大，在工频电压的作用下，泄漏电流也在不断增大，增大到一定程度时，绝缘子串各片间都已经出现白弧，当各段白弧连通形成闪络通道而全面闪络，从而线路跳闸。
覆冰绝缘子串冰闪机理及结论
覆冰绝缘子串冰闪机理及结论
1 覆冰绝缘子串的电压分布
试验结果表明，线路绝缘子串覆冰后电压分布严重不均匀，且单片绝缘子表面电压分布改变，绝缘子串两端特别是高压端绝缘子所承受的电压百分数越高。改善覆冰绝缘子串的电压分布可以增加绝缘子的数量，增加干弧距离，从而可以提高绝缘子串的冰闪电压。
2 闪络电压与溶冰时间关系
覆冰绝缘子的第一次闪络或融冰开始时的闪络电压可认为是覆冰绝缘子在结冰期的闪络电压。随着融冰时间的增加，覆冰绝缘子的闪络电压趋于下降，降至最低闪络电压时又逐渐回升。该闪络电压与融冰时间之间呈“U”型关系曲线。
覆冰绝缘子串冰闪机理及结论
3 最低闪络电压与覆冰量的关系
覆冰的厚度与绝缘子的形状、结构及覆冰过程中的风速、风向的变化有关。覆冰较轻时，最低闪络电压与未覆冰时无明显差异；覆冰增加时表面冰层加厚，泄漏电流因表面电阻降低而增大；同时冰凌增长使“冰凌一伞裙“空气间隙缩短，为电弧桥接空气间隙提供了条件，最低闪络电压随之降低。
4 最低闪络电压与等值盐密的关系
大气中污秽微粒沉积在绝缘子表面或作为凝聚核包含在雾中，使覆冰融化时冰水电导率大大增加。因此，不同海拔高度（或气压）下，覆冰绝缘子的最低闪络电压不仅与覆冰量有关，且绝缘子表面污秽的等值盐密ESDD有关。实验结果表明，在一定气压、不同的覆冰量W下，随着冰水电导率的增大，普通悬式绝缘子最低闪络电压Umin呈下降趋势。
覆冰绝缘子串冰闪结论
在相同覆冰条件下，即绝缘子冰重为1.1～1.2kg/片，绝缘子布置方式为垂直布置，覆冰绝缘子在覆冰期的闪络电压比融冰期高40％～50％。
严重覆冰时，绝缘子串的交流冰闪电压与串长成线性关系。
在相同的覆冰水电导率和覆冰条件相同时，倒V型布置的覆冰绝缘子闪络电压比垂直布置的覆冰绝缘子闪络电压约低10％。如果保证垂直方向的空气间隙距离，倒V串绝缘子的冰闪电压高于悬垂串。倒V串的夹角应大于72度、小于105度。
覆冰绝缘子串冰闪机理及结论
绝缘子串交流覆冰闪络电压与覆冰水电导率之间的关系可表示为：U=A γ-n
加装增爬裙和采用空气动力型绝缘子对绝缘子串冰闪电压有影响。闪络电压的改变与插花方式以及大伞径的直径有关。采用“3+1”插花方式最佳。
双串的冰闪电压低于单串。
防冰型复合绝缘子交流最低覆冰闪络电压高于普通型复合绝缘子约16％～22％。
500kV桥曲乙线防冰闪措施
结束语
电网设备防冰抗冰一直是国际上研究、探讨和尚未完全解决的技术经济难题，因此只有充分认识500kV线路绝缘子串冰闪的形成条件、形成机理和覆冰规律前提下才能采取有效的防范措施和改造方案。在一些地区改造后的绝缘子串挂网运行数年中未发生闪络，其已经取得了宝贵的运行经验，值得我们借鉴。