500kV输电线路防覆冰技术改造分析

500kV输电线路防覆冰技术改造分析

翟信龙

吉林供电公司桦甸市城区供电分中心   132400   吉林省桦甸市

摘要：目前，覆冰是输电线路运行中较为常见且影响较大的危害，会在一定程度上增加导线以及输电塔的负荷，引发短路以及碰撞损伤等严重危害。由于覆冰通常发生在冬季以及初春，在故障出现时都会伴随强风，一旦出现覆冰故障，会导致局部停电，严重影响周边居民生产以及生活。因此，需针对性地实施输电线路防覆冰技术改造，使其符合当前区域实际情况。本文从500kV输电线路覆冰问题分类出发，深入分析覆冰出现原因，提出防覆冰技术改造策略，希望对读者有所帮助。

关键词：500kV输电线路；防覆冰技术；技术改造

前言：通常情况下，输电线路覆冰灾害是电网企业面临的最大问题，据相关资料显示，覆冰危害占据线路跳闸总数的20%，仅次于雷击。并且，覆冰现象发生面积较广，会引发长时间的停电，对周边电力设施造成破坏。因此，需开展科学合理的防覆冰技术改造，使其满足当前实际需求。

一、500kV输电线路覆冰问题分类

从电力系统设计、运行以及维护等方面看，输电导线当前存在积雪以及覆冰两种情况。覆冰可以分为雨凇、白霜、混合淞以及雾凇；积雪可以分为干雪与湿雪。

（一）线路覆冰过载

首先，输电导线以及地线会因为外层铝股断裂而出现钢芯抽出等情况，部分导线会因为覆冰荷载过多而出现整根断裂等问题。其次，由于存在导线弧垂的现象，使得导线与地面距离较低，会在一定程度上出现导线相碰、烧伤地线等问题。最后，直线杆头会因为导线以及地线的断裂而出现折断的问题，此外，导线的不对称设置也会在一定程度上增加塔头断裂的风险[1]。

（二）不均匀覆冰以及脱冰

第一，相邻导线之间有可能因为覆冰不均匀以及脱冰而出现导线张力差，使得导线在线夹内产生滑动，甚至使导线外层铝股出现断裂的问题。其次，随着相邻导线之间的张力差增大，会导致直线塔杆的绝缘子串出现偏移以及破裂的情况。第三，导线之间的张力差会使横担出现转动，进而使导线与拉线相碰，出现倒杆等现象。

二、500kV输电线路防覆冰技术改造

（一）输电线路覆冰预测技术

为增强输电线路除冰效果，可以使用输电线路覆冰预测技术开展技术改造。该技术本质上是使用精细化气象数据以及相关地形数据，依托深度算法的方式，设计覆冰预测算法以及模型，再依据该地区的实际覆冰数据，对模型开展进一步优化，形成能够良好符合该地区实际情况的分析模型，实现覆冰风险以及覆冰厚度的精准预测。

1.覆冰预测算法模型

在覆冰预测模型设计中，技术人员可以依托卫星遥感技术以及RF算法全面分析覆冰的主要影响因素，引用多核向量的方式，创建完善的覆冰预测模型。

首先，技术人员可以全面收集与该地区输电线路覆冰相关的数据信息，其主要包括遥感数据以及覆冰厚度等。遥感数据主要包括地区湿度、温度、风速、天气、输电线路位置信息等。其次，可以全面分析遥感数据内部时序数据与非时序数据之间的联系，创建该地区随机森林-多核向量组合线路覆冰预测模型。最后，可以依据覆冰模型预测结果判定当前地区覆冰风险的等级，并将其反馈给线路巡查部门完成线路检查，利用现场实际情况进一步修正模型内部参数，完成模型优化升级。并且，可以在模型中使用历年来的覆冰数据以及气象数据，完善遥感覆冰模型。从实际情况看，优化后的模型预测准确度可以达到80%以上，实现了毫米级的覆冰预测[2]。

2.覆冰预测模型应用

在该模型实际应用中，可以使用OPGW输电线路分布式覆冰预测技术，使安装在定线内部的激光进入线路冗余光纤内部，在全面分析不同覆冰状态下的脉冲激光散射特征后，得出OPGW应力以及振动状态，带入高精度算法中，获得当前地区输电线路等值覆冰厚度。该技术有以下优点：可以良好利用输电线路内部冗余的线路作为传感装置，具有较强的抗干扰能力。由于其模型分析设备安装在变电站内部，其运行环境较好，因此具有良好稳定性。并且，该技术可以实现输电线全线覆冰检测，全面增加线路检测范围。

从实际情况看，该技术已经良好应用于北京冬奥会，目前，其已经在北京电网覆冰较为严重的线路实施全线路覆盖。在该预测系统应用后，可以实时完成等值覆冰厚度的全面检测，为巡查人员提供精度较高的覆冰风险预测数据，将覆冰状态检测以及风险分级全面纳入系统工作中，为电网抗覆冰工作打下了坚实基础。在冬奥会期间，利用该技术开展检测以及预测，可以有效指出覆冰风险较大的线路，为冬奥会顺利进行提供有力技术支持。

在该系统应用中可以发现，当前北京电网实际线路覆冰情况3次，均精准预测。其中，三次覆冰分别持续2天、1天、3天，有5天成功预测，1天未能预测，整体准确率达到83.33%，该模型总体预测覆冰6天，一天未能检测到覆冰，误报率在16.67%。从当前情况看，该系统总计应用114天，成功预测天数达到112天，准确率在98.25%。

（二）输电线路融冰技术

为增强输电线路除冰效果，相关部门可以良好应用输电线路直流融冰技术，完成技术改造。该技术本质上是指在当前线路中输入一个具有较大电压的直流电流，使导线出现发热，导致附着在线路上的覆冰脱落，达到除冰的根本目标。与原有的交流除冰技术相比，该技术所需要的融冰电源量较小，无需针对性地设置补偿装置，在直流融冰设备足够的情况下，可以针对多个覆冰线路开展同步融冰，其本身具有较强融冰效果。在融冰方案设计过程中，要在全面考量线路电阻的前提下选择合适的直流电流。在北京八达岭-西白庙这部分的融冰活动中，可以选择3475A的直流电流，在考量线路电阻后，可以将直流电压设置为1.65kV

[3]。

为提高线路融冰效率，可以使用两辆标准卡车承载变压器以及整流装置，将融冰设备电流输出电缆提前铺设于变电站内，为后续线路融冰提供便利。该方法可以使融冰设备在变电站之间快速移动，在变电站需要融冰时，可以将卡车直接驶入巡检区域，将电缆临时连接于待融冰线路上，全面提高线路融冰效率。

（三）背靠背防覆冰技术

在输电线路冬季运行过程中，可以使用背靠背防覆冰技术，满足线路运行需求，使换流站可以保持最小功率。在该技术应用中，由于导线两极功率为正反功率，因此，在反送极设置时，可以使用电压控制的方式，限制线路电流以及电压，将原有的输电线路转变为定电流控制模式，保证导线能全面发挥自身应用价值。此外，在逆变侧控制中，可以在输电线路两侧分别确定电压以及电流，利用线路正极完成功率输送，确保线路能正常运行。在此基础上，为避免覆冰故障等问题，可以在控制装置运行时，降低系统电压，启动控制单元，将其转化为电流控制模型模式。总而言之，在线路覆冰处理过程中，可以使用该技术满足小范围的覆冰处理要求，保证输电线路可以良好运行。

（四）双极并联防覆冰技术

当线路被大量冰雪覆盖时，为提高塔杆整体安全性，可以使用双极并联防覆冰技术中的整流侧控制方式，降低系统以及接地电流，避免因导线过热而影响输电线路正常运行。并且，在该防覆冰系统应用中，为保证逆变侧电流以及电压的状态，要针对性地使用逆变侧控制技术，保证额定电流一侧电流值与直流线路内一半的电流相等，使系统内部电流在直流线路中均匀分布，实现定电压对直流电压的全面修正，进一步增强防覆冰效果。

结论：综上所述，线路覆冰会导致输电导线出现短路等问题，影响设备的整体运行。为缓解线路覆冰情况，需开展科学的技术改造，利用覆冰预测技术、输电线路融冰等技术，获得良好的防覆冰效果，使电力系统处于最佳状态，满足民众生产生活中的用电需求。

参考文献：

[1]王拓,张霖,唐伟晔,等.极端条件下高压输电线路覆冰识别检测技术[J].电子技术应用,2023,49(07):67-71.

[2]毛先胤,陈舸,吕乾勇,等.基于模拟导线的输电线路覆冰质量在线测量技术研究[J].自动化与仪器仪表,2023(04):179-184.

[3]余美玲,谭新玉.超疏水涂层应用于绝缘子表面防覆冰作用探究[J].三峡大学学报(自然科学版),2023,45(02):108-112.