浅谈输电线路除冰措施工程论文.doc

浅谈输电线路除冰措施_工程论文 　　摘要：电网输电线路覆冰是一种分布广泛的自然现象,每年冬天在山区因严重覆冰及大风而造成的输电线路倒杆、断线事故很多,对电力系统的安全运行构成了严重的威胁自2008年元月我国南方地区遭受了50多年来最大的一次冰灾事故以来,如何对覆冰输电线路进行融冰、除冰以降低冰灾损失是我们不断探索的话题　　　　关键词：输电线路；热力除冰；机械除冰；自然脱冰　　　　前言　　 我国最早有记录的输电线路冰害事故出现于1954年覆冰现象对电网输电线路的危害主要体现在四个方面：过负载事故；不均匀覆冰或不同期脱冰引起的机械和电气方面的事故；绝缘子串覆冰过多或被冰凌桥接,绝缘子串电气性能降低；不均匀覆冰引起的导线舞动事故目前国内外除冰方法有30余种，大致可分为热力除冰法、机械除冰法和自然脱冰法三类　　1 热力除冰方法　　 J.L.laforte列举了4种关于输电线路的热力除冰方法，如表1所示：　　　　　　 表1热力融冰方法　　 在表1中所列的四种针对导线所采用的热力除冰方法中,前两种是利用焦耳效应加热导线使之融冰,带负荷融冰法所采用的是通过改变线路的潮流分配从而增大目标线路上的负荷电流,因为焦耳效应使导线自身的温度达到冰点以上,这样落在导体表明的雨雪就不会结冰。

　　 另两种则是靠电阻性伴线或铁磁线中有交流电产生的边际电流进行的间接加热,目前应用较多的是低居里铁磁材料,这种材料在温度0℃时,不需要融冰,损耗很小低居里热敏防冰套筒和低居里磁热线已投入工程实用　　 在上述四种方法中,短路电流法是目前技术上较成熟的融冰方法，融冰电流既可采用交流电流,也可采用直流电流鉴于直流电流在融冰时的众多优点,可大大提高了设备的效率,具有良好的经济性与实用性　　 俄罗斯直流研究院研制成功了2个电压等级的可控硅整流融冰装置：14kV(由11kV交流母线供电,额定功率为14MW)和50kV(由38.5kV交流母线供电,额定功率为50MW)50MW装置于1994年在变电站投运，用于一条315km长的110kV输电线路的除冰　　 这种融冰装置包括1台型号为的三绕组的(115/38.5/l1.0kV)变压器、具有典型保护的高低压侧开关和刀闸、可控硅整流器(包括控制系统、调节系统、保护系统、自动化系统、整流阀强迫空冷系统等)、连接110kV线路和融冰装置的母线及开关装置通过计算选定采用板状可控硅(型号T153—630),可控硅单元如图1所示　　 　　 图1 BYПT-1000-50 型可控硅单元电气接线　　 （1——T-153-630 型可控硅；2——分压与阻尼回路；3，4——限流电抗器；5——雪崩保护；6，7——阳极保护元件；8——控制脉冲形成回路；9——控制变压器）　　 整流器工作于配电装置区专门的小间内,此小间的墙壁为发泡聚胺酯制作，其中安装有三相交流和直流正、负极绝缘子(套管)。

可控硅整流融冰装置工作时要在电网中产生电流和电压谐波,应该在交、直流两侧安装滤波器考虑到滤波装置造价较高,可按用户要求选择是否安装实践中采用的融冰方式为：退出运行的线路，其中一相接正极(或负极)，另外二相并联接负极(或正极)融冰时间(包括开关倒闸操作时间在内)为2～2.5h　　 在上述融冰装置的基础上，很容易通过增加一些元件构成无功静止补偿装置，从而提高整个装置的综合技术经济性能　　2 机械除冰法　　 利用各种机械动力使冰产生应力破坏从导线上脱落称机械除冰方法可以分为4种基本方法,如表2所示　　　　　　 表2 机械除冰方法　　 滑轮辗压铲刮法（icing rolling）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　　 “ad hoc”法由线路操作人员在现场使用木制套圈套在导线上,用绳子顺着导线拉,以消除覆冰,这种方法只是权宜之计,既不安全,又不十分有效因此,很少有人推荐使用　　 电脉冲除冰法(electro-lmpulse De-Icing,EIDI)出现于第二次世界大战前，其基本原理即是采用电容器组向线圈放电,由线圈产生强磁场，在置于线圈附近的导电板(即目标物)上产生一个幅值高、持续时间短的机械力,使冰破裂而脱落此方法在飞机除冰方面曾有成功的经验　　 EIDI装置的电气原理如图3所示：　　　　 EIDI 装置的电气原理　　 实际运行中,每根电线杆上安装1个EIDI单元,其中包括了贮能电容器，可控硅及相应的电子线路每个柱上单元可以带6个EIDI执行器，每一个执行器包括脉冲线圈和目标物,目标物是与导线直接相连的线圈贮能电容器及EIDI单元中其他部件直接由线路上的电流互感器或电压互感器供电EIDI单元可以遥控,并且可以通过几种形式的冰探测器来自动控制其动作:当探测器给出指示除冰情况的信号后，EIDI单元动作,向执行器中的脉冲线圈发出脉冲电流,执行器由此获得的冲击力将使冰雪从导线脱落。

　　3 自然脱冰方法　　 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　　 　　 　　 　　　　 表3自然脱冰方法　　4 结论　　 导线覆冰为一热力学及流体力学问题,影响因素很多,重点应研究覆冰机理、舞动机理,建立更准确的模型及开发更有效节能的防、除冰技术及装置目前应用得较为广泛的是热力除冰与机械除冰两类方法,而其中又以热力除冰法效果更佳自然除冰法虽然效果欠佳,但具有设备投资少,简单易行等特点,路覆冰初期仍起到一定效果　　 　　 　　参考文献　　[1] 蒋兴良.输电线路冰灾事故及原因分析.中国电力　　[2] 刘和云.架空导线覆冰与脱冰机理研究[D].武汉.华中科技大学　　[3] 山霞,舒乃秋.关于架空输电线除冰措施的研究.高电压技术　　[4] 李培国.输电线路除冰技术与装置.电力设备 　　　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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