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(涼山州水利電力勘測設(shè)計研究院,四川 西昌,615000)
高壓線路覆冰厚度設(shè)計與冰區(qū)劃分對工程投資和電網(wǎng)安全的影響較大,據(jù)設(shè)計資料顯示,重冰區(qū)線路的單位投資比中冰區(qū)線路單位投資高20%~30%,中冰區(qū)線路的單位投資比輕冰區(qū)線路單位投資高10%~20%。四川省涼山彝族自治州地處我省西南部,因地理環(huán)境復(fù)雜多變,氣候的垂直、水平差異很大。因此,根據(jù)涼山州的氣候特征,進(jìn)一步調(diào)查、分析涼山州高壓線路覆冰情況,對提高涼山電網(wǎng)安全非常有必要。
涼山州內(nèi)各地都明顯呈現(xiàn)出立體氣候??偟恼f來,涼山州區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū),干濕分明,冬半年日照充足,少雨干暖,夏半年云雨較多,氣候涼爽,日溫差大,年溫差小,年均氣溫16℃~17℃。
涼山州以大小相嶺和黃茅埂為界,具有著南干北濕、東潤西燥、低熱高涼的特點(diǎn)。日照量自北向南遞增,北部山地年日照時數(shù)約在1600~1800h,而中南部達(dá)到2400~2600h。與我國同緯度及其鄰近地區(qū)相比,是湘、贛、浙南、閩北等地區(qū)全年日照時數(shù)的1.2~1.5倍,是黔西地區(qū)的1.6~2.1倍,是四川盆地的1.6~2.8倍。境內(nèi)有屬大雪山脈南支的錦屏山、牦牛山、魯南山、小相嶺、黃茅埂等山,多數(shù)山峰海拔超過4000m。木里西部與甘孜州稻城交界的恰朗多吉峰海拔為5958m,為全州最高點(diǎn);雷波縣大巖洞金沙江河谷海拔僅為325m,是全州最低點(diǎn);高山深谷的相對高差達(dá)5633m。
截止到2013年,涼山州境內(nèi)建成的高壓輸電線路約5000km,交流電壓等級從35kV至500kV,直流電壓等級為±800kV。目前涼山州地區(qū)只有美姑縣黃茅埂觀冰站對高壓線路覆冰情況進(jìn)行了觀察和資料收集,其余16個縣、市至今還沒有建設(shè)觀冰站。海拔相對高差大,氣候特征差異大,同時因各縣的氣象站均在縣城附近,而絕大多數(shù)高壓線路遠(yuǎn)離縣城,故以氣象站的資料也不能完全提供高壓輸電線路所需的覆冰情況,造成目前涼山州大多數(shù)高壓線路覆冰資料匱乏。各設(shè)計單位在進(jìn)行線路設(shè)計時,主要以已建的線路設(shè)計、運(yùn)行資料作為依據(jù)。但由于涼山州高壓線路多數(shù)在2000年前后建成,運(yùn)行時間短,如盲目沿用這些資料而不加以調(diào)查及科學(xué)分析,將會造成高壓路線的設(shè)計覆冰與實際情況不符。
3.1 高壓線路覆冰種類
通過對涼山州高壓線路設(shè)計、運(yùn)行資料的收集,可知涼山州線路覆冰種類主要為濕雪和霧凇,結(jié)冰期主要在12月至次年3月,結(jié)冰天數(shù)在1~5d天左右,時間短。
3.2 幾個典型區(qū)線路覆冰分析
目前為止,我們在涼山州境內(nèi)設(shè)計了35kV、110kV高壓線路近2000km。下面介紹二個典型區(qū)線路覆冰情況,擬對今后類似情況的線路勘測設(shè)計借鑒。
3.2.1 典型區(qū)線路1
布拖縣城海拔2400m,年平均氣溫10.2℃,最高溫度30.3℃,年降雨量1138mm。鹽源縣城海拔2500m,四季分明,年溫差小,日溫差大,全年無霜期201d,平均氣溫12.1℃,最高溫度32.5℃,全縣冬春干旱,夏秋雨量集中,雨熱同季,有效日照1700h多,年均降水量為855.2mm。
地處布拖壩子的布拖縣城關(guān)~拖覺35kV線路和地處鹽源盆地的鹽井~梅雨35kV線路,設(shè)計于2001年,運(yùn)行至今。兩條線路設(shè)計覆冰厚度均為10mm,導(dǎo)線均為LGJ-70/10普通鋼芯鋁絞線,運(yùn)行12年,期間未發(fā)生過冰害造成的斷線、倒桿現(xiàn)象,基本證明設(shè)計厚度相對合理。但據(jù)鹽源縣供電公司線路維護(hù)人員反映,鹽井~梅雨35kV線路建成至今,覆冰情況沒有設(shè)計提供的那么嚴(yán)重,設(shè)計過于保守。為此,對鹽源縣的氣候特點(diǎn)再次進(jìn)行了深入分析,鹽源縣盆地海拔雖然高,但緯度低,加之冬春干旱,日照時多,降水量少,為典型的盆地暖溫帶氣候,因此覆冰不嚴(yán)重。通過建議今后在鹽源盆地、布拖壩子內(nèi)的35kV線路覆冰均可按輕冰區(qū)設(shè)計,鹽源盆地內(nèi)冰厚5mm取值,布拖壩子冰厚10mm取值。其他電壓等級線路覆冰厚度,可將以上數(shù)據(jù)作為依據(jù),再根據(jù)不同電壓等級線路要求的重現(xiàn)期換算確定覆冰厚度。
通過以上的實例看出,布拖壩子海拔2400m,鹽源盆地海拔2500m,屬高海拔地區(qū),但線路覆冰不嚴(yán)重,覆冰厚度差異也較大,布拖壩子覆冰相比鹽源縣盆地嚴(yán)重些,可見高海拔地區(qū)也有輕冰區(qū)。因此,在今后的線路勘測設(shè)計中,不能片面地以海拔高低來確定覆冰厚度,需通過已建線路覆冰調(diào)查,特別注意收集運(yùn)行資料并加以分析,逐漸掌握不同海拔地區(qū)的氣候特點(diǎn),有針對性進(jìn)行線路勘測設(shè)計,才能準(zhǔn)確確定線路覆冰厚度,也才能進(jìn)一步提高電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
3.2.2 典型區(qū)線路2
雷波縣307省道箐口梁子,海拔1900m左右,在1996年對雷波縣城關(guān)~黃瑯35kV線路(導(dǎo)線型號LGJ-95/20型)勘測設(shè)計時,由于該區(qū)域無氣象站,也無高壓線路運(yùn)行經(jīng)驗,無法掌握準(zhǔn)確的覆冰資料,給勘測設(shè)計帶來很大難度。經(jīng)過對雷波縣交通、郵電部門的多次資料收集和對當(dāng)?shù)卮迕竦恼{(diào)查,發(fā)現(xiàn)307省道箐口梁子每年春、冬季氣溫低,時常出現(xiàn)雨霧和大雪天氣,在個別大雪天氣時曾出現(xiàn)樹枝和竹子折斷現(xiàn)象,出現(xiàn)307省道結(jié)冰封路情況。從現(xiàn)象看,箐口梁子具備了重冰區(qū)特征。而分析后發(fā)現(xiàn),箐口梁子雷波側(cè)氣候?qū)賮啛釒降亓Ⅲw氣候,干旱少雨,氣溫偏高;黃瑯側(cè)氣候?qū)儆趤啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候,濕潤多雨、氣溫偏低。在春、冬季氣溫低、雨霧和大雪的天氣時,黃瑯側(cè)氣溫比雷波側(cè)要低,容易形成水汽堆積,造成嚴(yán)重結(jié)冰情況。通過對箐口梁子郵電線路結(jié)冰情況的調(diào)查、實測,結(jié)合相關(guān)規(guī)程,計算最終確定該35kV線路在箐口梁子段按重冰區(qū)設(shè)計,覆冰按20mm設(shè)計、30mm校核,并采用LGJ-95/55加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線。
通過近10年對雷波縣供電公司運(yùn)行情況調(diào)查,線路未因冰雪災(zāi)害造成嚴(yán)重事故,設(shè)計覆冰較合理。由于該線路是箐口梁子第一條高壓線路,為以后的高壓線路設(shè)計提供了寶貴的第一手覆冰資料,也為今后雷波縣的電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計積累了經(jīng)驗。
從本實例看出,雖然線路途經(jīng)海拔不高的地帶,也可能出現(xiàn)重冰區(qū)。因此在線路勘測設(shè)計時,應(yīng)特別注意微地形覆冰調(diào)查和收資分析,從而逐漸收集涼山州低海拔、重冰區(qū)地帶的資料,只有逐漸掌握了這些特殊地段的覆冰情況,才可能進(jìn)一步提高線路抗冰能力,降低冰雪災(zāi)害事故率。
通過對二個典型區(qū)高壓線路設(shè)計覆冰的介紹、分析,可看出涼山州因地廣、海拔相對高差大、氣候特征差異大,會造成高壓線路覆冰厚度的較大差異,低海拔可能出現(xiàn)重冰區(qū),高海拔也可能出現(xiàn)輕冰區(qū)。因此,在線路勘測設(shè)計時,必須根據(jù)相關(guān)規(guī)程、規(guī)范,對線路所經(jīng)區(qū)域特別是微地形覆冰的調(diào)查、分析、計算,逐漸掌握涼山州重冰區(qū)的地帶資料。同時,加強(qiáng)各勘測設(shè)計電網(wǎng)的技術(shù)交流,掌握涼山高壓線路覆冰特點(diǎn),才能合理、準(zhǔn)確確定線路覆冰厚度和冰區(qū)劃分,才可能提高線路抗冰能力,降低冰雪災(zāi)害事故率,進(jìn)一步提高涼山州電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。