架空输电线路的防冰与除冰技术

架空输电线路的防冰与除冰技术

马伟城

大唐阿拉善左旗新能源有限公司，阿拉善盟750300

摘要：为了更好地适应我国市场经济的持续发展，国家输电电压和负荷不断增加，该地区架空输电线路表现出密集的性能，因为该地区和环境相对复杂，因此与环境因素相关的风险也越来越普遍。一旦出现低温、冰雪等不利天气条件，航空公司可能会造成冰盖问题，此时稳定的电力输送可能构成严重威胁，一旦事故不可避免地发生，对社会和经济造成负面损失。在这方面，探索空中输电线路的防冰和除冰技术具有巨大的实际价值。

关键词：架空输电线路；防冰；除冰技术

1架空输电线路的覆冰、防冰、除冰理念

1.1覆冰危害

冰盖可能对世界各地输电线路的安全构成严重威胁，研究数据表明，冰盖的风险可能导致输电塔过载，从而导致严重事故，如线路故障、输电塔倒塌、电力泄漏和冰盖脱离。国内架空输电线路，在冰盖危险的情况下，往往会导致严重的断电事故，因为架空线路的高度相对较高，因此维修工作的时间成本也相对较高，相对困难，即使在维修过程中也会引起新的问题，因此，探索空中输电线路防冰除冰技术具有很高的实用价值。

1.2防冰除冰技术

防冰主要涉及在电力线结冰之前应用积极有效的预防控制措施，该技术的优点有助于在极端天气条件下保护和预防输电线路结冰风险。虽然除冰在输电线路可承受的压力范围内，但对于常规除冰线路，为了实现线路正常运行的保护功能，不需要实时或立即除冰工作。

2输电线路冰害故障的主要机理

绝缘子上覆有冰层。在冰雪天气下，由于绝缘子表面结了冰层，使其绝缘电位下降，从而造成了绝缘子的闪络。在此之前，当绝缘子被污物沾染时，会使飞弧电压进一步下降。同时，由于绝缘子上覆冰层的持续粘着，会导致线路和铁塔之间发生短路，从而导致短路。冰层覆盖失效。覆冰舞动故障。输电线路的导地线附着积雪、覆冰的情况下，在微风特别是北风的作用下，发生跳舞的现象，就是导地线的舞动现象。当线路路径的走向与主导风向角度大的情况下，在不均匀脱冰的影响下，舞动现象会进一步加剧，处于特别地形的线路更容易受到舞动的负面影响。当导线与导线，或者导线与地线发生鞭击的情况下，舞动跳闸故障发生，多回路线路和多分裂导线线路受到舞动事故的概率相对更大。在多回路、多分支的导线中，由于不同的导线之间，或不同的地线之间，均会产生不同程度的舞动。覆盖冰层的超载破坏。当塔顶上的冰块体积、重量太大时，可能导致塔顶倒失效；在绝缘子覆冰过程中，由于超负荷的原因，会导致绝缘子破线、脱线等失效现象的发生；由于导地线上覆冰层的超负荷，再加上风力及拉力不均衡等因素，会导致导线断裂。在铁塔、导地线、绝缘子、金具等部位被不均匀覆盖的条件下，传输线的受力是不均衡的，同一耐张段中，一个或多个档距的过度覆盖会对其它档距铁塔的受拉产生影响，一旦该耐张段中任意一个金具或零件的极限值被突破，就有可能导致线路失效。

3架空输电线路的防冰与除冰技术

3.1常见防冰技术

近年来，由于需要高精度监测系统，冰保护技术的发展相对缓慢，其中许多系统仍处于发展甚至理论阶段。最常见的防冰技术主要是低居里点铁磁材料法、临界电流法、微波法和疏水涂层材料法。对于低居里点铁磁材料的防冰技术，它主要是一种使用磁体合金制造的防冰材料，其防冰装置可在一定范围内增加冰涂层的难度，从而实现有效的冰涂层预防效果。临界电流定律是利用计算电线形成的电流热焦耳，确保线路表面温度高于0°C，微波防冰技术是通过微波加热导致形成过冷冰滴，促使物体表面保持在0°C以上，使水滴无法有效固化。疏水涂层材料法是将疏水材料应用于输电线路表面，以获得防冰效果。

3.2常规交流融冰技术

传统的交流熔融冰技术可分为两种技术手段，即发电机零提升和系统冲击闭合短路，这两种手段都使用变电站内施加到冰覆盖线的交流电源，同时在冰覆盖线相对侧或中间段进行三相短路，使用数百或数千安培的施加短路电流，使线路覆盖冰更快融化。与直流融冰技术相比，交流融冰技术可以更好地实现输电线路上相同的融冰，可以有效降低不同阶段除冰造成的事故风险，这种技术方法比新的融冰设备投资更少，但也有一些缺点。例如，当冰融化需要停止线时，熔融冰进料需要应用发生器的零提升模式，应用范围的限制显而易见，发生器的处理量相对较大，需要重复反转处理。冲击系统对闭合短路的应用需要电荷转移，系统电压的直接短路会产生影响，熔融冰电流在很大程度上取决于系统条件，可控性相对较差。在冬季，由于这是电力消耗的高峰期，融化冰所需的电能也会使电网供电压力更大。在融冰工作中，需要电网多个部门的合作，融冰准备时间相对较长，对探险操作人员的要求相对较高，此时船闸操作非常困难，很难在冰盖区域进行融冰，同时多条冰盖线，其效率相对较低。

3.3改进绝缘子防冰害

提高绝缘子的质量，既要防止污染，又要防止结冰。为防止污染，绝缘子可以定期清洗，更换，保证其泄露范围。为了防止结冰，可采取插花方式，将大直径绝缘子与若干普通绝缘子相结合。还可以采用V型绝缘体，倒V型绝缘体，这样可以防止水幕，冰幕的产生。

3.4带负荷交流融冰技术

负载除冰技术的基本原理是通过增加冰覆盖线的电流获得有效的除冰效果。这种技术方法不需要停止生产线，只需要改变生产线的趋势。有三种主要的内部和外部负载除冰方法。第一种方法是使用带电调节电流熔化冰。通过高效的规划技术为冰覆盖线路传输更多电力。其基本操作在于线路的停止和平行，这可以有效地增加电源端的启动容量，降低接收器端的启动能力，降低电压电平，增加无电源传输。对于500kV输电线路熔融冰电流过高，使用调度方法难以实现，因此该技术方法只能应用于220kV及以下的网状结构网络，还需要停止几条新线路，以达到对线路潮汐状态的影响。此外，对于负载的自然分布，电网的稳定极限，100kV电网难以用于发送潮汐电流。第二种是通过提升无功电流法调整熔融冰，通过降低系统功率因数，确保负载不受正常电源的影响，从而使熔融冰线增加无功功率传输，这种熔融冰技术方法对无功功率控制有更高的要求，特别是对于更困难的电网网格结构。此外，以这种方式融化冰也会影响系统的无功功率分布，从而导致系统的稳定运行和相对较差的实用性。第三种是通过在变电站中安装相移变压器，在相移变压器的帮助下进行负载下的冰熔化，这导致在双回路线路上形成功率循环，其中一个回路正向传输，另一个回路反向传输，从而增加正向传输线路的电流，其值等于移相器电流和负载电流之和，这达到了融化冰的目的。但这种融化冰的技术方法需要在线路中添加相移变压器，这在运行过程中间接提高了系统的无功需求，从而对系统的安全性产生影响。

4结论

输电线路防冰害是一项比较复杂的工作，因此，要以预防为重点，在初期要做好避免冰害的设计，实在不能避免的话，要做好杆塔的加固、补强、安装防冰装置等技术措施，最后，在覆冰严重的时候，要采取除冰融冰措施。要想要进行防冰害工作，就必须要对新技术、新方法进行持续的学习和运用。在冰雪天气，道路不畅通的情况下，可以积极寻求无人机、护线驿站、属地化供电所员工以及广大人民群众的协助，这样可以更快地找到故障点，并对其进行处理。

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