输电线路除冰技术的研究

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【摘要】电网输电线路的覆冰是非常常见的一种自然现象，但是这种自然现象造成了很多严重的事故：例如输电线路的倒杆，以及输电线路的断电断线问题，都对电力系统造成了严重的威胁。本文就是根据输电线路的覆冰问题和破冰的技巧展开探讨，研究与探索总结了一系列的建议和方法。

【关键词】输电线路，覆冰问题，破冰技术

中图分类号：TM621.5 文献标识码：A

前言

电力系统需要不断的进行维护和整修，但是由于冬季覆冰状况严重，因此需要及时的进行破冰和抗冰，否则就会导致严重的线路中断和安全的隐患。我们可以从具体的项目实例出发，分析研究覆冰的严重危害和抗病的主要的原则和实施手段，探讨真正有效地破冰和抗冰方法。

二、项目简介

本项目以防冰、融冰技术研究为重点，主要包括高压输电线路综合运行工况实时监测系统、直流融冰、交流短路融冰两个部分。高压输电线路综合运行工况实时监测系统是利用电子信息技术、自动化技术、网络通信技术、地理信息技术的有机结合，实现输电线路各种参数特性及运行环境的在线监视，通过可视化手段实现相关信息的展示，当覆冰现象发生时，通过建立输电线路覆冰数学模型，实时监视输电线路覆冰情况，及时发出预警信息，并给出准确覆冰数据，为启动融冰措施提供依据，为抗冰救灾的指挥决策提供技术支持；直流/交流短路融冰是利用导线在通过大电流时产生的热量来融冰。通过覆冰在线监测预警系统对各输电线路覆冰情况进行监测，及时预警信息，并根据线路覆冰情况灵活采取交、直流短路融冰方式，消除覆冰隐患，防止事故进一步扩大。

三、除冰技术需解决的主要问题

1．对输电线路及气象条件严密监测，实现防污、防寒、防冻、防冰、防风、防汛等综合预警功能，确保运行人员注意到潜在危险，及时采取应对措施，确保线路运行安全，提高电网的驾驭能力和管理能力。

2．当覆冰现象发生时，及时测量覆冰参数并发出预警信息，并给出全面准确的数据，为启动融冰除冰措施提供依据，为抗冰救灾的指挥决策提供技术支持；

3．制定电网高压输电线路综合运行工况实时监测系统技术规范、接口规范等技术标准，规范不同厂家产品的接入方式，定义与调度自动化等第三方应用的接口。

4．开展交、直流短路融冰方法研究，编制电网110kV、220kV输电线路交、直流短路融冰方案。

5．分析在融冰期间电网在该特殊运行方式下的安全稳定情况，提出应对措施。

6．确定融冰装置的设备选型及设备参数。

四、输电线路覆冰的主要危害

1. 超输电线路负荷

寒冷天气的反复，使得输电线路出现覆冰厚度加大，实际重量已经严重超过了设计的负荷值。这种超负荷最终会导致输电线路断裂或是其它电气方面的事故。

2. 不同期脱冰或不均匀覆冰事故

相邻档导线不均匀覆冰或不同期脱冰产生张力差，使导线、地线在线夹内滑动，严重时将使导线外层铝股在线夹出口处全部断裂、钢芯抽动。

绝缘子串冰闪事故

绝缘子覆冰或被冰凌桥接后，绝缘能力迅速下降，融冰时绝缘子的局部表面电阻增加，形成闪络事故。

4. 导线覆冰舞动事故

五、防冰技术的原则

在实际生活中，很多供电企业都遇到过因冰雪天气给输电线路造成伤害而需要采取防冰措施的情况，但是从实际效果来看，并不是十分理想。这主要是因为他们在进行防冰除冰时，盲目性较大，没有对相关的防冰技术进行有效的利用。一般情况下，防冰技术应当遵循因地制宜的原则，即在充分结合输电线路所在地区具体情况的基础之上，对冰雪灾害给电网设施所造成的伤害进行全面追踪，然后据此分析出线路设计覆冰的标准，同时还需要对历年来的相关数据资料进行整理与统计。最后，综合考虑多个方面，制定出一套针对性强且行之有效的防冰除冰措施。

就我国而言，由于我国地大物博，每年不同地区都会出现一定的冰雪天气，这对输电线路造成了不利的影响，因此我国的防冰除冰工作一直未间断过。根据多年的总结与经验，我国已经系统化的总结出了五字方针，分别为“避、抗、溶、改、 防”。首先是“避”，它主要指的是在对线路的路径进行选择时，应尽量避开一些诸如山口、丫口、风口、湖泊等容易结冰的地形，从源头减少冰雪对输电线路的侵害；其次是“抗”，它主要指的是对相关的线路设计标准进行一定程度的提高，要求其能够有效抵御一定程度的冰负荷，对线路的安全性与稳定性进行有效保证；接着是“改”，改主要指的是对那些设计时考虑不全面的线路进行一定程度的整改，当输电线路受到冰冻灾害之后，尽量改道避开重冰区；再次是“溶”，它是指采取某些措施，使结冰能够在一定的时间内溶掉，从而减少它对输电线路的伤害；最后是“防”，主要指的是对新工艺、新材料进行有效的创新，防止输电线路上附着有大量的冰块。

六、输电线路抗冰技术分析

1. 目前，许多超长距离的输电线路要穿越高寒、高湿及高海拔地区，线路覆冰灾害问题将更加突出，从防冰技术上解决问题已经是关键技术之一。我国目前在抗冰材料的研究上虽然取得了一些成绩，但将其用于输电线路上，效果不理想，如用在飞机、汽车等上防冰材料，无论是降低凝固点还是以憎水性为目的，其使用环境与输电线路完全不同，将其用在输电线路上用以抗冰并不适宜，需要对输电线路的抗冰材料进行针对性的研究。研究出一种专用的憎水抗冰梯度功能涂料是解决上述问题的可行途径。

2. 建立输电线路覆冰预警系统，电力部门能够对导线张力进行实时测量，对线路情况进行实时监视，应用气象因子“锋区位置”，构建覆冰成灾模型和危害程度模型，提前对覆冰灾害进行预警，提高输电线路抗冰能力。

3. 滑轮辗压铲刮法已在加拿大的Manitoba使用了50多年,是目前唯一可行的输电线路除冰的机械方法。它由滑轮、牵引绳及涂漆的胶合板或环氧树脂板等器件构成,加在滑轮上的力要足够让导线产生弯曲,这样,产生的应力才能使冰破裂,脱落。但拉扯时注意不要损伤线缆、避雷线和绝缘子。滑轮铲刮法的最大优点是效果很快,且不需要特别的设备和专家,简便易操作,耗能小,价格低廉,较为实用,但它也有缺点,那就是费时,安全性能不完善,且受地形限制。据统计,要对一公里长导线进行滚压除冰约需1～2h。

通过外部振动器使冻结导线和拉线振动的方法由于要求提供外振动源,并且因振动会加速线缆疲劳,对雾凇有一定效果,对雨凇效果有限,除冰效果不佳，因而很少在实际工程中采用。

自然脱冰方法是不需要外界供给能量而靠自然力除冰防冰的方法。刷涂吸热涂料利用太阳能除冰只在有足够辐射时才有效,但它难于应用到高压线上，因为在夏天它会增加导线的温度,但也许可以用于地线上。在导线表面涂憎水性材料以达到防冰目的已引起广泛兴趣,憎水性涂料虽有好的憎水性能,但对覆冰的影响不明显,然而它可以显著的降低与导线表面之间的粘附力。在导线上安装阻雪环、平衡锤等装置，可在导线上安装阻雪环,平衡锤使导线上的覆冰堆积到一定程度时,依靠风力、地球引力、辐射以及温度突变等作用自行脱落。该法简单易行,但可能因不均匀或不同期脱冰产生的导线跳跃的线路事故,不能保证可靠除冰,具有一定的偶然性。

结束语

解决输电线路的覆冰问题是所有的施工单位都在不断的研究方向。在当代科学技术的发展下，破冰和抗冰有很多的方法，无论是导线抗冰还是热力抗冰、机械抗冰都有各自的优点和缺点，这就需要我们不断地完善和研究。相信在我国专家学者的突破研究下，会有更多的破冰和抗冰的技术被发现和研究出来。

参考文献:

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