引言
2009年冬至2010年春，山西電網遭受的雨雪冰凍災害雖然沒有2008年南方冰雪災害造成的影響及損失大，但對山西電網的安全穩定運行也造成了極大的威脅。山西境內有神忻石、府忻石、王潞辛、侯陽、陽北等眾多跨區輸電線路以及省內電廠送出線路，同時特高壓、±660直流輸電線路建成投產，電網一旦遭受破壞勢必會影響電廠的正常運行，影響京津塘、山東、江蘇等省市的供電可靠性，因此，山西電網必須建立長期有效的防冰抗冰措施。
一、雨雪冰凍災害的過程及電網運行情況
2009年11月9日至2010年3月1日，雨雪冰凍天氣分為三個階段：
第一階段（2009年11月9日-13日），山西全省各地均有不同程度降雪，本階段降雪強度之大、范圍之廣、持續時間之長，為幾十年來罕見。220kV及以上輸電線路跳閘9條次，5條500kV線路發生覆冰舞動。故障類型包括導線覆冰舞動和導地線覆冰斷線，500kV線路架空地線斷1處，220kV線路導線斷2處，架空地線斷1處，OPGW光纜斷2處。
第二階段（2010年2月6日-14日），山西大部出現降雪降溫天氣，中南部地區持續出現中到大雪，全省最低氣溫下降7℃~10℃，中條山地段出現凍雨和大霧。220kV及以上輸電線路跳閘23條次，3條500kV、6條220kV線路發生導地線覆冰閃絡，3條500kV、1條220kV線路發生絕緣子覆冰閃絡，1條500kV線路發生覆冰舞動，500kV線路OPGW光纜斷2處，220kV線路架空地線斷1處。故障類型包括導地線覆冰斷線和絕緣子覆冰閃絡。
第三階段（2010年2月28日-3月1日），本次降雪起始于南部地區，最大降雪量發生在山西長治市，最大積雪厚度達120毫米，220kV及以上輸電線路跳閘13條次，故障類型為絕緣子覆冰閃絡。
二、故障的主要原因分析
1.覆冰舞動故障。覆冰舞動在我省尚屬首次，未造成倒塔斷線，集中發生在500kV線路上，舞動線路包括緊湊型和常規線路，其中緊湊型線路舞動造成故障跳閘。緊湊型輸電線路由于其導線分裂數多、導線截面大、離地高度大、電壓等級高、相間距離小等自身結構和參數特點，大大增加了舞動發生的可能性，而且緊湊型線路較一般線路其抗舞動能力更弱，在未采取有效的防舞動措施的情況下，輕微舞動就可能產生相間閃絡。從另一個角度來看，同為緊湊型線路的神忻石、府忻石輸電線路未發生覆冰舞動故障，表明山西電網使用緊湊型輸電線路應綜合考慮線路走向、地形、氣候影響等因素，覆冰區盡量避免采用緊湊型線路。
2.導地線覆冰閃絡（斷線）故障。導地線覆冰閃絡（斷線）故障主要表現在以下幾種類型：(1)覆冰厚度超設計標準：故障的500kV風運I、II線和220kV陽北I、II線覆冰厚度均按10mm設計，而現場觀測到的覆冰厚度均大于15mm，導地線覆冰后距離不足，放電灼傷地線（光纜）后造成斷線，引發線路故障。(2)金具選用不合理：在故障的220kV桃平I、II線現場發現，導線懸垂線夾處均有不同程度的滑移現象，對懸垂線夾進行檢測后結果表明，懸垂線夾握著力不夠導致導線在不同檔距下、不同覆冰程度下產生滑移，線間距離不足引發故障。(3)相鄰檔距不均勻：500kV晉臨II線故障點176#-177#檔距為359m，175#-176#檔距為516m，177#-178#檔距為501m，為兩頭大中間小的檔距結構。覆冰后兩側大檔距產生很大的水平張力，使176#和177#絕緣子分別向兩側偏移1500mm左右，致使該檔導線上升，引起導地線電氣間隙不足，引發放電，而平行架設的晉臨I線覆冰厚度基本一致，但由于相鄰檔距相對均勻，未發生過類似故障。(4)導地線覆冰差異：500kV曲朔II線、220kV漳西線由于懸掛高度及導線扭轉造成導地線覆冰的差異，架空地線覆冰后，弧垂下降幅度大，導線弧垂變化小，二者距離不滿足最小工頻放電間隙要求，發生導地線放電后灼傷地線，在覆冰荷載作用下，發生斷線。(5)局部微地形造成的微氣象：微地形區包括埡口型、高山分水嶺型、水汽增大型、地形抬升型和峽谷風道型等特殊地形，易形成充沛的水汽、較大的風速，導致導地線覆冰不均勻，在風力的作用下不均勻覆冰的導線發生不同期擺動，從而引發相間故障。
3.冰閃故障。本次覆冰閃絡桿塔主要位于在長治地區的潞城、屯留和長子等地。該地區污染嚴重，分布有天脊集團（煤炭、化工廠、水泥廠）、山水集團（水泥廠），西面上風側有王曲電廠，且該地區氣象條件特殊，屬于華北富水區域，常年濕度比較大，多霧，為絕緣子覆冰閃絡提供了先決條件，加之故障時異常天氣的配合，技術措施上未采取有效的防范手段，使冰閃成為必然。
三、暴露出的主要問題
1.抗雨雪冰凍災害設計能力不足。從本次雨雪冰凍造成的輸電線路故障類型來分析，地線、光纜覆冰斷線、新投產緊湊型線路覆冰舞動以及特殊區域冰閃故障表明設計階段未充分考慮區域性、局部地區氣候差異，微氣象區資料掌握不夠，設防標準要求低，未嚴格按照山西電網冰區圖劃定的覆冰區進行差異化設計，對輸電線路覆冰情況下負重過載、不均勻覆冰或不同時期脫冰、導線的舞動、導線絕緣子的冰閃預防性措施不完善，輸電線路自身抵御惡劣天氣能力不足。
2.運行管理手段不完善。未有針對性地定期開展輸電線路沿線覆冰、舞動資料的收集和調查，缺乏必要的總結分析。缺少有效的在線監測、監視手段，無法及時掌握當地的覆冰情況，給故障分析及治理帶來了一定的困難。運行經驗不足，對故障定性不準確，造成故障進一步擴大，影響恢復送電時間。對已發生過同類故障的線路未能及時進行技術改造，已改造的線路方案不合理，造成故障的二次發生。應急搶修能力不足，日常應急搶修道路維護不夠，故障時搶修人員和物資無法到達現場，故障恢復時間長。
3.雨雪冰凍災害認知程度低。運行維護人員缺乏雨雪冰凍災害發生時輸電線路可能發生的故障類型、現場的應急處置方式以及日常運行維護中對覆冰、舞動數據的觀測和采集方法等方面的知識，存在故障查找時的盲目性和應急處置時的冒險性，增加了防人身、交通事故的壓力。
四、應對策略及措施
1.提高設計設防標準。(1)注重設計規劃的合理性，設計單位應廣泛開展山西省全境內覆冰區調查和研究工作，在新建線路勘測階段對于地形比較復雜的地區，應走訪當地居住人員進行詳細的摸查工作，一定程度上保證初設時氣象資料的準確性和適用性，其次在設計路徑時盡量避開覆冰區，不能為了降低投資造價而影響到輸電線路運行的可靠性和安全性，嚴格按照山西電網冰區圖劃定的覆冰區進行設計，同時在設計階段就應當完善防冰閃、防舞動等各項措施。(2)采取差異化設計，對于同一線路不同區段，根據氣象情況、微氣象、微地形等采用不同設計標準；對于同一走廊內的多條線路，尤其是電廠送出線路，一回或多回應提高設計標準；對于同塔雙回路及緊湊型輸電線路在覆冰區采用普通型單回線路，且盡量縮小檔距，避免不均勻檔距及較大高差桿塔的設置，同時要加強對重要交叉跨越的差異化設計，防止發生冰災事故時影響面擴大。
2.強化運行維護管理。(1)運行單位要及時參與新建線路、切改工程線路路徑選擇，積極參加可研、初設、設計審查，主動提供有關運行資料及措施建議，設計單位要全面采納。(2)完善輸電線路覆冰區段監測手段，利用在線監測、視頻監控手段實時傳輸現場覆冰資料，有條件的情況下在重冰區建立覆冰觀測站。(3)結合輸電線路狀態監測中心建設，開發研究電網覆冰氣象預警系統，與各地氣象部門建立長期合作關系。總結近年來電網覆冰特點，借鑒氣象預報方法和理論，提出電網覆冰短期、中期和長期預報方法，結合電網氣象監測和氣象預報方法，實現覆冰預警信息的及時、自動發布。(4)對已發生故障的區段，盡快提出科學可行的技術改造方案并實施，在完全滿足可靠性要求的前提下考慮工程造價，改造過程中應加強對材料選用的監督管理，同時對同一區域其它線路進行排查，對可能存在隱患的線路同時進行改造，以達到防微杜漸的目的。(5)積極開展輸電線路防冰、防舞動等相關知識的培訓，使運行維護人員能掌握雨雪冰凍災害產生的故障類型，冰閃、舞動產生的機理，判定方法，現場處置措施等，在日常的巡視過程中能發現存在的隱患，并提出防范和改進的措施。
3.完善防冰除冰技術手段。國內外已開展了多種防冰除冰實用性技術的應用和研究工作，目前除冰技術有40余種，如熱力除冰、機械除冰、被動除冰以及電子凍結、電暈放電等，山西電網還未在輸電線路應用先進的防冰技術，適時地引入一些現已取得成功運用經驗的方法和技術，是今后應對雨雪冰凍災害的一項有效措施。
4.強化應急體系建設。根據冰災的特點，劃分冰災預警等級，對不同的預警等級制定不同的應急響應措施，提高冰災發生時的快速響應能力。結合氣象部門發布的惡劣天氣預警信息，及早安排運維人員進行現場勘察、做好應急物資準備工作。定期開展應急演練，固化應急響應程序。做到發生冰災前，前期工作準備充分；發生冰災時，每一個環節都能按照既有的響應措施進行處理，最大限度的降低災害損失，保障電網的穩定、持續、可靠供電；冰災發生后，電網能快速恢復。
5.積極開展防冰抗災技術研究。2008年南方雨雪冰凍災害發生后，國內已開展了如輸電、變電等設備在覆冰情況下的閃絡特性研究，電網設備冰災后評估技術研究，戰略性電網保障通道建設原則研究等工作。山西省電力公司也積極開展直升機、無人機冰情普查技術研究及應用，山西電網輸電線路除冰技術研究與應用等課題的研究工作，新技術的研究開發必將對電網的安全穩定運行提供更加堅強的保障。
五、結束語
隨著全球氣候的變化，惡劣天氣頻繁出現的機率越來越大，強化輸變電設備抵御自然災害的能力是保證電網安全的重要手段，總結經驗教訓，積極開展輸變電設備防冰抗冰治理工作，科學的應對雨雪冰凍災害，將對減災防災起到積極的作用。
