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摘要：本文通过对内蒙古科右中旗沙漠地区运行的输电线路存在问题的阐述，简要说明沙漠地区对输电线路运行存在的影响，对问题产生的原因进行分析，从设计、施工及运行等方面提出治理措施。
关键词：沙漠；输电线路；问题；治理措施
0引言
我国沙漠地区处在中纬度区域，分布广泛，沙漠区域的冷峰和低压槽过境较多，风速较大。这些区域有着丰富的太阳能和风能资源，是我国重要的能源基地，但是区域存在的强风和干旱沙尘极端环境，给电网建设及运行维护带来了巨大的挑战。
科右中旗沙漠位于科尔沁沙地的东北部，沙化土地面积超过监测总面积（监测地区面积632.541hm2，不包括科右中旗的西北部地区）一半以上，沙区内以固定及半固定沙丘为主，并有丘间低地，且大风天气多发。国网蒙东检修公司所属±500千伏伊穆直流极Ⅰ、极Ⅱ线、220千伏突字线、220千伏五新1号线等7条输电线路从这片沙漠区域经过，日常运行维护工作中不仅经常发生车辆抛锚的情况，而且线路设备也常有问题发生。以±500千伏伊穆直流极Ⅰ、极Ⅱ线为例，近36公里线路位于这片沙漠中，受到沙漠及气候影响，存在基础及接地极外露、洪水冲刷基础、流沙堆积及绝缘子积污显著等诸多问题，给输电线路安全运行带来威胁。
1沙漠地区输电线路常见问题
1.1基础及接地极外露
输电线路基础及接地极外露是沙漠地区输电线路最为常见的问题。风力侵蚀塔基表层回填土和周围砂土，使得接地极暴露出来，甚至会使塔基立柱外露尺寸超过设计预留的露头高度。2014至2017年间，经巡视人员发现，±500千伏伊穆直流极Ⅰ、极Ⅱ线位于沙漠地带的87基塔共发生接地极外露50次，接地极外露长度不等；杆塔基础外露2米以上的5次。沙漠中沙土有很强的透水性，处于极度干燥的状况下，土壤电阻率很高，特别是流沙段的土壤电阻率最高，一般值在2×105Ω•cm左右，导致接地电阻很难降低。在这种不利条件下，接地极的外露使杆塔接地电阻更为升高，达到100Ω甚至几百Ω，在受到雷击作用时很容易发生雷电反击故障跳闸。杆塔基础的外露会直接导致基础抗拔力衰减，影响杆塔的稳定性，甚至存在倒塔的隐患，严重威胁线路的安全运行。
1.2洪水冲刷基础
沙漠地区地质条件脆弱，植被稀少，极易发生水土流失。有别于极端干旱沙漠的气候特点，科右中旗的沙漠地区会有短时强降水的天气出现，水流冲刷沙土形成深沟。对于处在丘间低地的杆塔，雨水从高处汇集流向低处，短时强降水可能会导致杆塔基础被严重冲刷，从而降低杆塔基础稳定性，引发杆塔基础不均匀沉降、杆塔倾斜甚至发生倾倒。2016年6月末，±500千伏伊穆直流极Ⅰ、极Ⅱ线停电检修期间，作业人员发现连续的强降水导致0850号塔、0851号塔及0852号塔基础周围被冲刷出近3米深的深沟，部分基础已经严重外露，造成基础的承载力下降，有倒塔的危险。
1.3流沙堆积
沙漠中频繁流动的沙丘也会对输电线路造成影响。较大的沙丘流动至杆塔塔位时，造成基础受到的压力不均匀，可能会导致杆塔基础的不均匀沉降，使杆塔发生轻微倾斜[1]。沙丘移动经过塔位时埋没部分塔材，移动的沙丘会对埋没的塔材产生较大的作用力，当作用力超过塔材设计荷载时，造成杆塔构件弯曲变形，影响杆塔承载力。
1.4对绝缘子的影响
沙漠区域的沙尘天气对电力系统的外绝缘研究一直得到研究者的重点关注。研究者们注意到了沙尘粒径及相关成分对输电外绝缘的影响，并且解释了放电流注和颗粒物之间相互作用的机理机制。
沙漠地区的风沙会提高输电线路的复合绝缘子的积污速率、降低复合绝缘子憎水性。在多风的气象条件下，大气中沙尘含量升高，在强电场的作用下，沙尘很容易沉降在绝缘子表面形成污秽层，特别是直流线路有静电吸尘效应，空气中的带电微粒会受到恒定方向电场力的作用被吸附到绝缘子表面，更容易引起沙尘沉降[2]。在大雾、毛毛雨等潮湿天气时，附着在绝缘子伞裙的污秽层经过浸润，板结，再沉降的反复过程，最终会形成相对致密的积污层，如果没有强降水冲刷或及时清扫绝缘子，再遇有潮湿天气，很容易引发污闪放电故障。而在干燥季节，风沙或沙尘暴引起绝缘子表面积污显著增加，由于缺少水浸润，形成的积污层是一个较为疏松的浮尘层，有实验已经表明，复合绝缘子表面的薄浮尘层会引起绝缘子表面由原有的憎水性转为亲水性，加速绝缘子老化。此外在强风条件下，风沙中的微小沙砾对于复合绝缘子伞裙的磨蚀作用也会导致短期内复合绝缘子表面憎水性的丧失，复合绝缘子良好的憎水性能不能充分发挥。
2治理措施
针对沙漠地区输电线路运行中存在的以上问题，要从设计、施工及运行等阶段落实治理措施，尽量减少沙漠对输电线路的影响。在输电线路路径选择时尽量选择固定及半固定沙漠区域，避开流动沙丘较多的地区，同时做好杆塔基础的型式选择，避免基础由于外露及被冲刷引起的杆塔倾倒情况发生。在施工时应注意沙漠地区缺水及运输困难等因素给杆塔基础养护带来的不便，提前做好准备措施，确保基础混凝土养护到位，基础强度符合要求，此外，施工时还需注意尽量减少对沙漠地区稀少的植被的破坏，保护沙漠生态环境[3]。线路运行过程中，除对沙漠区段加强巡视检查外，建立畅通的群众护线网络，在大风、强降水天气过后及时通过护线员了解线路情况，并采取措施也是保障线路安全运行的重要手段。本文重点针对沙漠地区输电线路运行中的几项问题提出治理措施：
2.1基础基面毛石固沙
为防止大风侵蚀杆塔基础附近沙土，造成杆塔基础外露，导致基础抗拔力衰减[4]，可以采用毛石固沙法。为保证毛石覆盖达到理想效果，毛石间的间隙不宜过宽，故固沙所用的毛石单块体积不宜过大，以长宽高均在25cm-30cm的石块为宜。将毛石尽可能密实的覆盖在基础表层，覆盖面积视基础附近沙漠的具体情况确定，一般覆盖住以杆塔中心为圆心，直径为0.8-0.9倍根开的圆形即可保证固沙效果。毛石铺设完成之后，覆盖以8号铁丝织成的铁丝网，单个网格一般取30cm×30cm。经实践表明，毛石固沙法可以有效的固定沙土，防止基础外露情况的发生。2016年施工完成的220kV九突I线毛石固沙工程，运行近一年时间，以往基础外露较为严重的18基杆塔，均未发生过基础外露的情况。
2.2基础防冲刷防护墙
在沙漠丘间低地的杆塔周围修建防护墙可以有效降低基础被山洪冲刷的严重程度，为后续的大型机械进入现场填补深沟、改变可能再次发生的洪水的冲刷方向赢得时间。防护墙可以采用毛石堆砌成，环绕杆塔基础堆砌成一个环形墙体，墙体埋入地下的部分建议在2米以
上，以保证防止基础被冲刷的效果，墙体露出地面的部分，可以防止流沙在杆塔基础基面堆积，露出地面的墙体的高度则可以按照杆塔附近流沙活动的情况而定。在堆砌完成的墙体表面覆盖以8号铁丝织成的铁丝网，单个网格一般取30cm×30cm。杆塔防基础冲刷防护墙可以与本文2.1中提到的基础基面毛石固沙一起修建，形成对杆塔基础的全面保护，提升安全系数。
2.3改善防雷接地条件
对于沙漠中杆塔的防雷接地问题，有两个方面的问题需要解决，一是需要降低接地电阻，二是要防止或减少接地体周围的沙子被风吹走[5]。降低接地电阻除选择合理的接地装置型式外，可以采取“土壤置换”的方法，以土壤电阻率较低的黏土（土壤电阻率在0.05×105Ω•cm）置换沙土。还可以采用膨润土降阻剂，膨润土降阻剂中的导电物质、胶黏物质、吸湿物质，具备在沙漠中降阻固沙所需要的性能，且不含其他有害物质，对人无毒，对环境无害。而针对接地极外露的情况，可以用碎石覆盖住接地极上方的沙土，此种方法简单有效，是±500千伏伊穆直流极Ⅰ、极Ⅱ线的接地极外露情况处理中最为常用的方法。另外，还可以使用水泥砂浆（20%水泥、80%沙土混合制成）来防止接地极外露，将水泥砂浆浇在接地极沟槽中及接地极上方沙土上，可以有效降低接地电阻，并起到良好的固沙作用。
2.4绝缘子清扫及更换
对于沙漠地区的输电线路，尤其是直流输电线路，要加强对绝缘子的巡视检查力度，对绝缘子的表面积污情况进行检查，对积污严重的绝缘子适时开展清扫工作，消除发生污闪事件的隐患。按照检测周期对复合绝缘子进行憎水性实验，发现绝缘子憎水性能下降严重时，根据情况对绝缘子进行更换。
3结论
沙漠地区的输电线路由于收到特殊的地质条件的影响，需要在设计、施工、运行阶段做更多的工作来保证线路的安全稳定运行。本文提出的几种沙漠地区输电线路运行中问题的治理措施，需要在治理完成后，通过日常巡视检查，加强对治理效果的总结分析，并需要在治理措施的维护方面多做工作，以确保治理措施能够持久发挥作用。
参考文献：
[1]胡庆云.沙漠中高压线路杆塔固沙与接地方法[J].电力建设,1997(9):60-62.
[2]张书华.沙漠地区送电线路设计难点的技术处理[J].新疆石油科技，1995(2):55-57.
[3]吴永军.输电线路防风固沙措施研究及实施[J].东北电力技术，2015(1):55-58.
[4]李文鹏.架空输电线路生态防风技术[J].东北电力技术，2011,32(12):8-10.
[5]陈赟.沙漠公路防风固沙技术应用研究[J].内蒙古公路与运输，2007，97（2）：7-10.
作者简介：
张瑞博（1980—），男，技师，现从事输电运检工作,单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。