输电线路融冰技术研究与应用评述_傅闯
2012年第6卷第3期南方电网技术高电压技术 2012，V ol. 6，No. 3 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY High V oltage Technology
文章编号：1674-0629(2012)03-0033-05 中图分类号：TM75 文献标志码：A 输电线路融冰技术研究与应用评述
傅闯，饶宏，许树楷，黎小林
(南方电网科学研究院，广州510080)
摘要：输电线路的持续覆冰会导致输电线路严重受损，以致电网部分或全网停运。介绍了几种主要电能融冰方法的原理、应用现状和前景。实际应用表明直流融冰、交流短路融冰、过负荷融冰（运行方式融冰）是三种可行和实用的方法，其中以直流融冰技术最为有效。总结了直流融冰技术在我国的研究和实际应用效果，并提出该技术进一步推广应用急需解决的主要技术问题。
关键词：输电线路；覆冰；直流融冰；交流短路融冰；运行方式融冰
Review on the Research & Application of Transmission Lines Deicing Technology
FU Chuang, RAO Hong, XU Shukai, LI Xiaolin
(Electric Power Research Institute, CSG, Guangzhou 510080, China)
Abstract: Ice-clad transmission lines can seriously damage a power grid as to cause its partial or whole breakdown. The principles, application status and prospect of some main deicing methods are introduced in this paper. The practical application shows that the methods of DC deicing, AC short-circuit deicing and over-load deicing are feasible and useful, and the DC deicing method has become the most effective means to prevent ice disaster of the power grid. The research and application effects of DC deicing technology in China are reviewed, and the main technology issues in its further popularization and application are presented.
Key words: transmission line; ice-clad; DC deicing; AC short-circuit deicing; over-load deicing
近年来，全球各类气象灾害更为频繁，极端天气气候事件更显异常，冰灾造成电力系统的损失和影响更趋严重。受大气候、微地形、微气象条件的影响，我国冰灾事故频繁发生，电网受到的影响越来越严重[1-2]。
为应对越来越频繁的冰灾对电力系统的严重威胁，电力科技工作者界研究了多种防冰和除冰技术，防冰方法主要包括防冰涂料和低居里铁磁材料，除冰方法主要包括力学除冰[3-5]和电能融冰。力学除冰能够解决电网覆冰中的个别或者局部问题，但无法应对电网大面积覆冰。电能融冰方法主要包括交流短路融冰、过负荷融冰、基于移相器带负荷融冰、基于绝缘分离导线融冰、高频高压激励融冰、直流
基金项目：国家自然科学基金资助项目“直流融冰技术应用于现代电网关键问题研究”（51177068）；“十一五”国家科技支撑计划资助项目“电网抵御极端天气灾害关键技术及装置开发与应用”（2009BAA23B00）。Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China “Study of Several Key Problems of the Application of DC Deicing Technology to Modern Power Grid” (51177068); Supported by the “11th Five Year” National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China (2009BAA23B00). 融冰等。
本文对几种主要融冰方法的原理、应用现状和前景进行了介绍。对直流融冰技术在我国的研究和实际应用效果进行了介绍，并提出了直流融冰技术在我国进一步推广应用急需解决的主要技术问题。
1 几种主要融冰方法
1.1 交流短路融冰
交流短路融冰的基本思路是将融冰线路的一端三相短路，在另一端提供融冰电源，利用短路电流使导线发热以融化导线上的覆冰。在实际应用中交流短路融冰主要有两种方法：
1）将需要融冰线路三相短路，利用发电机带融冰线路零起升流，如图1所示。一般情况下，零起升流只适合于需要的融冰电流较小的输电线路，且要求发电机容量较大。
2）将融冰线路短路，对三相短路线路进行全电压冲击合闸，如图2所示。
在第二种方法中，需要根据融冰电流大小来选
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取合适的短路回路阻抗，一般通过低一级的电压对高一级的线路实施短路融冰。该方法对系统冲击较大，在无功备用不足的情况下，可能引起系统稳定问题。此方法一般应用于35 kV、110 kV和220 kV 线路。对于大截面输电线路，所需的融冰电源容量较大，难于实现。
图1 发电机带线路零起升流
Fig. 1 Generators Zero-initial Current Boosting
with Transmission Lines
图2 三相短路冲击合闸
Fig. 2 Impact Reclosing with Three-phase Short-circuit
交流短路融冰在国内外得到了较为广泛的应用，国内如湖南电网、贵州六盘水供电局、宁夏固原供电局，国外如加拿大Manitoba Hydro。加拿大Manitoba Hydro进行过三相短路融冰试验[6-7]。湖南省从1955年就开始交流短路法对覆冰严重的线路进行融冰，在交流融冰方面有一套完整的组织和技术体系[8]。在多年的交流融冰实践中提出了多种改进方案，例如两相短路融冰（三相串联以大地做回路形成两相短路）、降低线路融冰电源电压等级等方法。贵州六盘水供电局1985年对110 kV水盘线、盘沙线和沙兴线制定了融冰方案，在1987年对方案进行了修订完善，在1990年进行了融冰试验。
自20世纪70年代以来我国就一直在220 kV以下线路上采用交流短路融冰方法对严重覆冰线路进行融冰，对防止冰灾起到了一定的作用。特别是2008 年的冰灾中湖南电网共对线路进行20次的融冰工作[8]，发挥了较好作用。
由于存在线路感抗，交流融冰需要电源提供很大的无功。鉴于交流融冰需要电源提供很大的无功，湖南试验研究院研制了可调电容串联补偿式交流融冰装置并开展了现场试验[8]，该方法存在谐振的风险，在电容和融冰线路上产生谐振过电压，可能会影响到系统的稳定性。
1.2 过负荷融冰（运行方式融冰）
运行方式融冰是指在不停线路，通过运行方式调整改变潮流分布，增加覆冰线路负荷电流，增大线路发热量，以实现融冰或者。方式融冰操作方便，节省时间，不需要线路停电，只需要调整电网运行方式即可实现融冰。但只有对于220 kV及以下线路，才有通过方式调整将覆冰线路电流增加至融冰电流的可能。运行方式融冰对于110 kV等级的地区电网可实施性较强，地区电网只需组织足够的负荷或机组出力即可对通道上线路进行方式融冰。
2011年贵州电网防冰抗冰中，主网采用调整方式及电厂出力先后对220 kV东干、铜孙线路进行方式融冰，各供电局通过调整110 kV地区负荷供电方式，对110 kV线路进行方式融冰315次，效果良好。2012年对110 kV线路开展方式融冰10余次。
1.3 移相变压器融冰
基于移相变压器融冰法不需要停运线路，利用安装在线路上移相变压器改变平行双回线或多回线的潮流分布，使其中一回线的电流来增加到融冰电流进行融冰（见图3）。加拿大J. Brochu等针对Matapédia电网设计了基于移相变压器的融冰方案[9]，可对超过900 km的230 kV和315 kV线路进行融冰，但该方案还未实施过。这种方法将显著增加系统无功需求，且对系统安全稳定影响较大。该方案能够达到的最大电流有限，很难用于500 kV 线路融冰。
图3 移相变压器融冰原理
Fig. 3 ONDI Energization and Network Configuration for De-icing 1.4 绝缘分裂导线融冰
对于多分裂导线，可以通过把线路电流集中在某一分裂导线上，增大发热量而融冰，通过各分裂
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导线间的切换，使线路覆冰完全融化。这种方法要求线路分裂导线间相互绝缘，需要对线路进行大范围改造。加拿大的P. Couture提出并设计了基于绝缘分裂导线的智能输电线路（Smart power line, SPL）并申请了专利，但至今仅还处于概念阶段[10]。国内也有学者对此进行了研究，但还没有实际应用。
宝鸡电业局将重覆冰线路110 kV马向Ⅰ、Ⅱ线改造为装有绝缘间隔棒的二分裂导线，并将每相的两根导线用三片绝缘子隔离，自断开点两侧用悬空T形接线引入融冰变电所。当需要导线带负荷融冰时，通过专门的融冰自耦变压器的电压差在二分裂导线产生强迫的融冰环流，使得导线发热融冰。如图4所示，已经应用多年，在解决小范围覆冰问题提供了很好的借鉴参考。
图4 自耦变压器+双分裂导线融冰方案
Fig. 4 Deicing Principle with Twin Bundled Conductor
Autotransformer
1.5 高频激励融冰
20世纪末 McCurdy等提出了用8～200 kHz 高频激励融冰的方法[11]，其机理是高频时冰为一种有损耗电介质，能直接引起发热，且集肤效应导致电流只在导体表面很浅范围内流通，使得电阻损耗发热。McCurdy推荐较好的除冰频率范围是20～150 kHz[11]，但由于有高频电磁波干扰，在很多国家受限制。除冰频率可以选择不在管制范围内的较低频率[1]，例如8 kHz，但此时介质损耗和集肤效应很难取得平衡，需要通过采取移动电源激励点而使驻波移动的方法来改善。高频激励方法目前只在1 m 长的裸导线上进行了试验验证，其可行性还待于进一步的现场试验验证，很难大规模应用于电网。1.6 直流融冰
直流融冰是电网抵御冰灾的一种重要手段。国际上，前苏联自1972年开始使用二极管整流装置融冰，后来采用晶闸管整流装置。俄罗斯直流研究院研制了直流电压为14 kV和50 kV的晶闸管整流融冰装置，并成功应用于110 kV输电线路的除冰。1998年北美冰灾后，Hydro-Québec与AREV A T&D （现为ALSTOM T&D）合作开发了一套直流融冰装置，安装在魁北克电网的Lévis变电站，容量250 MW，直流输出电压±17.4 kV，设计目的是对4条735 kV和2条315 kV线路进行融冰[12]。该装置2008年完成现场试验，但至今未进行过实际融冰。
2008年冰灾后，我国电力科技工作者进行了直流融冰技术和装置的研发，成功研发出了具有完全自主知识产权的适用于各电压等级线路融冰的大功率直流融冰装置系列[13-18]，进而在全国进行了推广应用，并在2009—2011年覆冰期进行了大规模应用，在规模和实际应用效果均已走在了世界前列。
基于对直流融冰装置及系统的研究，南方电网科学研究院和南京南瑞继保电气有限公司在国内首次完成了主要用于500 kV线路融冰的带专用整流变压器的12脉动直流融冰装置样机（容量60 MW）和主要用于220 kV线路融冰的不带专用整流变压器的6脉动直流融冰装置样机（容量25 MW）的研发，并成功地完成了现场试验。随后中国电力科学研究院、浙江谐波科技有限公司等单位也研发了相应的直流融冰装置样机并完成现场试验。
南方电网主要在贵州、云南、广西和广东2008年冰灾区域进行了直流融冰装置的推广应用。已经投运的较大容量的直流融冰装置均采用12脉动换流器，配置了静止无功补偿装置（SVC）功能。其中，南方电网西电东送主通道上的500 kV桂林变电站的直流融冰装置（如图5所示）是世界上融冰距离最长的直流融冰装置，可对超过300 km的500 kV 线路进行融冰。其额定融冰功率225 MW，额定融冰电流4.5 kA，额定直流电压±25 kV，SVC模式容量240 Mvar，是国内容量最大的直流融冰装置，也是国内最大的SVC装置。
2 直流融冰装置的应用及效果
2.1 应用情况
2009年初，贵州电网公司对110 kV福牛线、220 kV福旧线、500 kV福施Ⅱ线、110 kV水树梅线进行了直流融冰，云南电网公司对220 kV昭大Ⅰ线进行了直流融冰，广东电网公司对110 kV通梅线进行直流融冰。2009年11月，云南电网公司对110
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kV大中T线进行了直流融冰。在线路电流到达设计最小融冰电流后覆冰很快全部脱落，与设计值吻合。初期的实际应用表明直流融冰技术是电网除冰的有效手段。
图5 500 kV桂林变电站直流融冰装置
Fig. 5 DC Deicers with SVC Function at 500 kV Guilin Substation 2011年初，类似2008年的大面积覆冰再次袭击南方电网，已经安装的直流融冰装置均发挥了重大作用，对110 kV以上线路进行直流融冰共计200余次，其中500 kV交流线路40余次，110 kV架空地线融冰1次。由于直流融冰装置的应用，2011年冰灾期间未发生220 kV及以上线路倒塔事故，确保了电网安全稳定运行和电力正常供应。
2012年初，南方电网对110 kV及以上线路开展直流融冰100余次，确保了相关线路和电网的安全。
2011年初和2012年初，浙江、湖南、四川等地方的直流融冰装置也开展实际融冰工作。
根据2009—2011年冰期的实际情况，在解决导线覆冰后，架空地线和复合光纤地线（OPGW）覆冰已经成为线路跳闸和影响线路融冰后恢复送电成功的主要原因。南方电网在2011年对将直流融冰技术应用于架空地线和OPGW进行了系统性的研究，2012年初，南方电网对110 kV及以上架空地线和复合光纤地线（OPGW）开展融冰15条次。
2.2 应用效果
直流融冰装置的应用，基本杜绝了电网设备受冰灾损坏，也明显改变了电网冰期故障形态，使得由于冰闪引起的跳闸次数明显减少。
南方电网西电东送主通道在2008年、2009年和2010年初均有500 kV输电线路和杆塔受覆冰损害。2011年采用直流融冰装置对所属线路500 kV 线路进行了10余次融冰后再无线路和杆塔受损现象发生。贵州地区目前在500 kV福泉、安顺和息峰变电站安装的3套直流融冰装置可对贵州500 kV “日”字形环网实现直流融冰，2011年初实施500 kV线路融冰30余次，融过冰的线路基本上没有再发生线路跳闸事故。无直流融冰装置覆盖的500 kV 发八甲、乙线和光换线则频繁出现跳闸，2011年1月26日引起发耳电厂500 kV系统全停，2011年1月26日引起光照电厂全站失压。直流融冰显著改变了冰灾期间的线路故障形态，2011年冰灾期间贵州电网110 kV及以上输电线路跳闸共约130余次，主要原因是绝缘子串冰闪及地线断线，大部分出现在尚不能进行直流融冰的500 kV八河站、兴仁换流站区域线路，经融冰的贵州500 kV“日”字形环网则很少出现冰闪。
2011年冰灾期间贵州低温日数多、冻雨时间长，是低温雨雪冰冻发生范围最广的省份，位居南方遭受灾害的8个省（市、区）之首，贵州省气象局的通报表明2011年冰灾达特重等级，位居1961年以来的第2位。但贵州电网在2008年和2011年冰灾期间受损对比情况如表1所示，由此可说明直流融冰装置的应用效果。
表1 2008年和2011年冰灾贵州电网受损情况对比Tab.1 Damage Comparison of Guizhou Power Grid in 2008 & 2011受损类别 2008年 2011年
线路倒塔 220
kV及以上线路倒塔
444基
未发生220 kV及以上线
路倒塔
电网解列严重时解列成7片运行未发生110 kV及以上电
网解列
负荷损失大量减供负荷，最大减供
负荷达灾前57.5%
冰灾期间负荷、供电量
多次创历史新高城市供电 50个县（区）供电受影响，
都匀城区停电11天
未发生县级及以上城市
停电事故
3 结语
已有实际应用表明直流融冰、交流短路融冰、过负荷融冰（运行方式融冰）是电网三种具有普适性的融冰方法，其他融冰和除冰方法只能在特定条件下使用。500 kV线路基本只能采用直流融冰；220 kV线路主要采用直流融冰，也可根据实际情况采用交流短路融冰或运行方式融冰；110 kV及以下电压等级线路根据实际情况采用运行方式融冰、交流短路融冰或直流融冰。适时的融冰对保证系统安全有
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极其重要的作用。
直流融冰装置的正常运行需要接入融冰线路。但如果在直流融冰装置现场试验、维护验证试验中采用接入输电线路的方式进行，则试验既受电网运行方式限制，也必然给电网的正常运行造成影响，不但影响送电，还可能危及电网的安全。因此，需要研究并提出直流融冰装置的等效试验方法，使得直流融冰装置现场试验、维护验证试验能够与接入融冰线路的运行工况完全等效。
鉴于近年来国内频繁出现冰灾，直流融冰的实际应用效果良好，国内将进一步推广直流融冰装置，但在电网大面积覆冰时，如果同一电网有大量直流融冰装置同时使用，除线路覆冰跳闸引起电网事故外，融冰工作本身也将有可能危及电网的安全稳定。因此，电网中直流融冰装置的布点原则和考虑各种风险和约束的融冰优化调度策略研究已经开展。
参考文献：
[1]FARZANEH M. Atmospheric Icing of Power Networks [M]. Berlin,
Germany: Springer, 2008.
[2]许树楷，赵杰. 电网冰灾案例及抗冰融冰技术综述[J]. 南方电网
技术，2008，2（2）：13-18.
XU Shukai, ZHAO Jie. Review of Ice Storm Cases impacted seriously
on Power Systems and De-icing Technology [J]. Southern Power
System Technology, 2008, 2（2）：13-18.
[3]MONTAMBAULT S. The HQ LineROVer: Contributing to Innova-
tion in Transmission Line Maintenance [C]// 2003 IEEE 10th Inter-
national Conference on Transmission and Distribution Construction,
Operation and Live-line Maintenance, April 6-10, 2003, Orlando,
Florida, USA: IEEE, 2003: 33–40.
[4]LEBLOND A, LAMARCHE B, BONCHARD D, et al. Development
of a Portable De-Icing Device for Overhead Ground Wires [C]// Proc.
of 11th International Workshop on Atmospheric Icing of Structures,
June 12-16, 2005, Montréal, Canada: [s.n.], 2005: 399-404.
[5]LANDRY M, BEAUCHEMIN R, VENNE A. De-icing EHV Over-
head Transmission Lines Using Electromagnetic Forces Generated
by Moderate Short-circuit Currents [C]// Proceedings of IEEE 9th
International Conference on Transmission and Distribution Construc-
tion, Operation and Live-line Maintenance, Oct. 8-12, 2000, Montréal, Canada：IEEE, 2000: 94-100.
[6]ADOLPHE W D. Ice Melting of Sub-Transmission Lines [R]. Paper
for Canadian Electrical Association. Oct. 1992, Manitoba Hydro,
Toronto, Canada：CEA, 1992: 1-27.
[7]KALMIN L P, SOLDATOV V A. The Application of Phase-shifting
Transformers to the Power Line Ice Melting [C]// 5th Presented at
the Int. Workshop on Atmospheric Icing of Structures, Oct. 29 - Nov.
1, 1990, Tokyo, Japan: 1990.
[8]陆佳政, 李波, 张红先, 等. 新型交直流融冰装置在湖南电网的
应用[J]. 南方电网技术，2009，4（4）：77-79.
LU Jiazheng, LI Bo, ZHANG Hongxian, et al. Application of
New-Type AC and DC De-Icers in Hunan Power Grid [J]. Southern
Power System Technology, 2009，4（4）：77-79.
[9]CLOUTIER R, BERGERON A, BROCHU J. On-load Network
De-icer Specification for a Large Transmission Network [J]. IEEE
Trans. on Power Delivery, 2007, 22（3）：1947-1955.
[10]COUTURE P. Switching Modules for the Extraction/Injection of
Power (Without Ground or Phase Reference) from a Bundled HV
Line [J]. IEEE Trans. on Power Delivery, 2004, 19（3）：1259-1266.
[11]McCURDY J D, SULLIV AN C R, PETRENKO V F. Using Dielec-
tric Losses to De-ice Power Transmission Lines with 100 kHz
High-voltage Excitation [C]// Conference Record of the 2001 IEEE
Industry Applications Society Annual Meeting, Sept. 30 - Oct. 4,
2001. Piscataway, NJ, USA: IEEE, 2001, 4：2515-2519.
[12]HORWILL C, DA VIDSON C C, GRANGER M, et al. An Applica-
tion of HVDC to the De-icing of Transmission Lines [C]// 2005/2006
IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition,
May 21-24, 2006, Dallas, USA: IEEE, 2006: 529-534.
[13]饶宏，李立浧，黎小林，等. 南方电网直流融冰技术研究[J]. 南
方电网技术，2008，2（2）：7-12.
RAO Hong , LI Licheng , LI Xiaolin , et al . Study of DC based
de-icing technology in China Southern Power Grid [J]. Southern
Power System Technology , 2008，2（2）：7-12.
[14]傅闯，饶宏，黎小林，等.直流融冰装置的研制与应用[J]. 电力系
统自动化，2009, 33（11）：53-56.
FU Chuang, RAO Hong, LI Xiaolin, et al. Development and Appli-
cation of DC Deicer [J]. Automation of Electric Power Systems , 2009,
33（11）：53-56.
[15]马晓红，赵立进，李巍，等. 直流融冰技术在贵州电网的应用 [J].
南方电网技术，2009，3（5）：107?110.
MA Xiaohong, ZHAO Lijin, LI Wei, et al. Application of DC Based
De-icing Technology in Guizhou Power Grid [J]. Southern Power
System Technology，2009，3（5）：107?110.
[16]张翔, 田杰, 李海英，等. 适用于直流融冰装置的基频保护[J].
2010, 30 （34）：99?104.
ZHANG Xiang, TIAN Jie, LI Haiying, et al. Protection Based on
Fundamental Component for DC Deicer [J]. Preceding of the CSEE,
2010, 30 （34）：99?104.
[17]申屠刚, 程极盛, 江道灼, 等. 500 kV直流融冰兼动态无功补偿系
统研发与工程试点[J]. 电力系统自动化，2009，33（23）：75?80.
SHEN Tugang, CHENG Jisheng, JIANG Daozhuo, et al. Research and
Pilot Project of DC Deicer-SVC System for 500 kV Transmission Lines
[J]. Automation of Electric Power Systems, 2009,33（23）：75?80. [18]谢彬, 洪文国, 熊志荣, 等. 500 kV 复兴变电站固定式直流融冰
兼SVC 试点工程的设计 [J]. 电网技术，2009，33（18）：182?185.
XIE Bin, HONG Wenguo, XIONG Zhirong, et al. Pilot Project De-
sign of Concurrent Fixed DC Ice-Melting and SVC for 500 kV Fuxing
Substation [J]. Power System Technology, 2009，33（18）：182?185.
收稿日期：2011-06-22
作者简介：
傅闯（1973），男，四川南部人，高级工程师（教授级），工学博士，从事大功率电力电子、高压直流输电、电能质量控制等方面的研发和应用工作（e-mail）fuchuang@https://www.360docs.net/doc/d817012585.html,；
饶宏（1961），男，湖北武汉人，高级工程师（教授级），工学硕士,从事交直流电力系统及高压直流输电的研究、设计、建设和管理；
许树楷（1978），男，广东揭阳人，高级工程师，工学博士，从事柔性交直流输电技术的研究和应用。
浅谈输电线路冰害事故及原因
浅谈输电线路冰害事故及原因 【摘要】近年来，由于输电线路上覆冰引起的线路断线频繁发生，对电力系统的安全运行以及经济损失造成了巨大的影响。本文主要从输电线路发生覆冰的原因以及影响覆冰的不同因素等角度出发，提出了些许防止冰害事故的技术措施。 【关键词】输电线路；事故；覆冰；防治 1.引言 据统计，2003年电网有500kV的输电线路是因覆冰导致的线路跳闸有12次，因覆冰产生的事故有7次，其主要发生在我国的西北、华东、东北地区。2005年全网220kV及以上的输电线路因覆冰舞动而引起的跳闸有98起。覆冰事故引起的输电线路故障已经严重影响到了电力系统的安全运行，电网供电的可靠性也被冰害事故严重威胁着 2.冰害事故的主要类型以及原因分析 2008年我省由于受到雨雪冰冻灾害使得110kV输电线路有83处倒杆，18处倒塔。60处杆塔偏斜受到损坏，49处杆塔横担的部件弯曲折断，421处地、导线发生断线；35kV电路中受损的线路长度约为273千米；10kV线路中16935处杆塔受损，受损的线路长度约3615千米，0.4kV受损的台区约2551个，损坏的配变台区约680台，8992处电杆基受损，线路受损的总长度约2300千米。 2.1冰害事故的成因分析 通过长期对覆冰的分析和观测，我国输电线路的覆冰事故发生原因可以归纳成以下几点： ①对输电线路的覆冰规律在认识方面不足，设计线路时，线路选择的路径不合理，缺乏抗冰害经验，使得冰害的事故时常发生； ②有些设计的输电线路抗冰厚度比实际的覆冰值要低，当遭遇严重的覆冰时，就会发生覆冰事故； ③某些输电线路在重冰区，虽然具有一定抗冰的能力，但因为气候十分恶劣，某些环节依然较薄弱，当遇到恶劣的气候条件，输电线路的电气和机械性能降低，导致覆冰事故。 2.2冰害事故的类型 输电线路形成覆冰通常是在初春或严冬的季节，当气温下降到-5摄氏度到0摄氏度，且风速在3到15米每秒时，若遇到了雨夹雪或大雾，首先在输电线的路上将会形成雨淞，这个时候若是天气突然变冷，出现了雨雪天气时，雪和冻雨就在粘结强度比较高的雨淞上面开始迅速地增长，最后形成了较为厚的冰层。2008年我省的轻冰区主要多为110kV的线路，据统计，该区110kV输电线按照5毫米冰区所设计的，但实际的覆冰厚度约达60毫米左右，局部地区覆冰80毫米以上。巡视110kV线路的跳闸故障时，测得地、导线覆冰的直径约200毫米左右，通过观察拉线覆冰的情况，覆冰的结构以雾凇夹雪为主，相对的密度是0.4到0.6覆冰的厚度折算为40到60毫米。之后通过对其的运行与观察，发现该区110kV每年都会发生覆冰，其厚度为50毫米左右。但是该区最大的设计覆冰厚度约20毫米，因此输电线路覆冰所导致的事故主要有以下几种： 2.2.1覆冰导线舞动事故 导致输电线路跳闸以及停电，甚至发生断线倒塔等严重的事故。舞动时有可能会导致相间闪络，对导线、地线以及金具等一些部件造成损坏。 2.2.2绝缘子冰闪事故 当冰中所参杂的污秽等一些导电的杂质更容易导致冰闪事故的发生，而且覆冰还会改变绝缘子电场的分布，就是能够将覆冰可看作为是一种比较特殊的参杂物。
输电线路防冰除冰技术
输电线路防冰除冰技术综述 一、除冰技术 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、被动除冰法和其他除冰法四类。 热力除冰方法利用附加热源或导线自身发热，使冰雪在导线上无法积覆，或是使已经积覆的冰雪熔化。目前应用较多的是低居里铁磁材料，这种材料在温度
使导线上的覆冰融化。 根据短路电流大小来选取合适的短路电压是短路融冰的重要环节。对融冰线路施加融冰电流有两种方法：即发电机零起升压和全电压冲击合闸。零起升压对系统影响不是很大，但冲击合闸在系统电压较低、无功备用不足时有可能造成系统稳定破坏事故。短路融冰时需将包括融冰线路在内的所有融冰回路中架空输电线停下来，对于大截面、双分裂导线因无法选取融冰电源而难以做到，对500 kV线路而言则几乎不可能。 （2）工程应用中针对输电线路最方便、有效、适用的除冰方法有增大线路传输负荷电流。相同气候条件下，重负载线路覆冰较轻或不覆冰，轻载线路覆冰较重，而避雷线与架空地线相对于导线覆冰更多，这一现象与导线通过电流时的焦耳效应有关，当负荷电流足够大时，导线自身的温度超过冰点，则落在导体表明的雨雪就不会结冰。 为防止导线覆冰，对220 kV及以上轻载线路，主要依靠科学的调度，提前改变电网潮流分配，使线路电流达到临界电流以上；110 kV及以下变电所间的联络线，可通过调度让其带负荷运行，并达临界电流以上；其它类型的重要轻载线路，可采用在线路末端变电所母线上装设足够容量的并联电容器或电抗器以增大无功电流的办法，达到导线不覆冰的目的。 提升负荷电流防止覆冰优点为无需中断供电提高电网可靠性，避免非典型运行方式，简便易行；不足为避雷线和架空地线上的覆冰无法预防。 （3）AREVA输配电2005年在加拿大魁北克省的国有电力公司Hydro—Quebec建设世界首个以高压直流(HVDC)技术为基础的防覆冰电力质量系统。这个系统将覆盖约600km输电线，预计能于2006年秋天投入运行。
输电线路融冰技术
输电线路融冰技术 输电线路上覆冰种类较多，有雨淞、雾淞、混合淞、湿雪、冻雨覆冰和冻雾覆冰等，影响导线覆冰的主要的气象因素有气温、空气湿度和风。一般来说最易覆冰的温度为-8～0℃。若气温太低，比如在-20～-15℃或更低时，水滴将变成雪花而不易于形成覆冰。当有了足够冻结的温度后，覆冰的形成还必须有较高的空气湿度，一般要求空气湿度达到90％以上。如果是凝结在电线上，就使电线覆冰。这就是电线覆冰。 根据冰害事故类型分析, 覆冰事故可归纳为以下四类： （1）线路覆冰的过载事故 即导线覆冰超过设计抗冰厚度(覆冰后质量、风压面积增加)而导致的事故。机械方面，包括金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻转及撞裂等；电气事故则是指覆冰使线路弧垂增大，从而造成闪络，威胁人身安全。2008 年初，湖南处于海拔 180-350 m 之间的电网设施出现严重覆冰现象，先后有岗云、复沙和五民 3 条 500 kV 线路出现倒塔事故，共倒塔 24 基，变形 3基。 （2）不均匀覆冰或不同期脱冰事故 对于导线和地线来说, 相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰都会产生张力差, 使导线在线夹内滑动, 严重时将使导线外层铝股在线夹出口处全断、钢芯抽动, 造成线夹另一侧的铝股发生颈缩, 拥挤在线夹附近,长达1～20m ( 悬垂线夹和耐张线夹均有此类情况发生) 。不均匀覆冰的张力差是静荷载, 而不同期脱冰属动荷载, 这是二者的不同之处。其次, 因邻档张力不同, 直线杆塔承受张力差, 使绝缘子串产生较大的偏移, 碰撞横担, 造成绝缘子损伤或破裂。再次, 当张力差达到一定程度后, 会使横担转动, 导线碰撞拉线, 电气间隙减小, 使拉线烧断造成倒杆。（3）绝缘子串冰凌闪络事故 覆冰是一种特殊形式的污秽, 其放电过程也是由表面泄漏电流引起的。绝缘子覆冰或被冰凌桥接后, 绝缘强度降低, 泄漏距离缩短。融冰时, 绝缘子表面将形成导电水膜, 绝缘子局部表面电阻降低, 形成闪络。闪络发展过程中持续电弧烧伤绝缘子, 引起绝缘子绝缘强度降低。 （4）覆冰导线舞动 导线覆冰不均匀形成所谓新月形、扇形、D形等不规则形状。当风速在4～20m/s, 且风向与线路走向的夹角≥45°时, 导线便有了比较好的空气动力性 能, 在风的激励下诱发舞动。轻者发生闪络、跳闸, 重者发生金具及绝缘子损坏, 导线断股、断线, 杆塔螺栓松动, 甚至倒塔、导致重大电网事故。 一方面使问题变得简单，研究有所侧重。根据戴维宁定理可知，任何一个复杂的电力系统，都以可通过等值计算，转化成一个简单的输电系统。另一方面，可以使计算变得简单，易于理解。如图1所示的简单电力系统，输电线L1和L2均采用LGJ-300型号的导线。经查该导线的电阻为R=0.105Ω/km,X=0.4Ω/km;根据河南的气候特点，一月份平均气温在-2°C左右，气温维持在-7～-1 °C左右。导线正常运行的温度是70°C左右。
输电线路的覆冰与主要危害
输电线路的覆冰与主要危害 [摘要]输电线路覆冰严重威胁了电力系统的运行安全，在总结输电线路典型覆冰事故的基础上，对输电线路覆冰事故原因及危害进行了总结分析。 【关键词】输电线路;覆冰;危害 输电线路覆冰的微气象条件是指某一个大区域内的局部地段，由于地形、位置、坡向、温度和湿度等出现特殊变化，造成局部区域形成有别于大区域的更为严重的覆冰条件。这种微气象条件覆冰具有范围小、隐蔽性强等特点，使得输电线路设计、运行维护人员难以采取防冰抗冰措施。 一、线路覆冰的分类和成因 1.气象条件影响导线覆冰的气象因素主要有4种：空气温度、风速风向、空气中或云中过冷却水滴的直径、空气中液态水的含量。随着空气温度的升高，雾粒直径变大，相应液态水的含量增加。当气温在—5—0℃之间，空气或云中过冷却水滴的直径在10—40?m之间，风速较大时形成雨淞；当气温在—16——10℃之间，过冷却水滴的直径在1—20?m之间，风速较小时形成雾淞；混合成的形成介于雨淞和雾淞之间，此时的温度在—9——3℃之间，过冷却水滴的直径在5—35?m之间：严格地说，雨淞—混合淞之间及混合淞-雾淞之间没有严格界限、如气温太低，则过冷却水滴都变成雪花，导线也行不成覆冰了。 2.季节的影响导线覆冰主要发生在前1年的11月到次年的3月之间，尤其是入冬和倒春寒时覆冰发生的概率较高。 3.地形及地理条件的影响东西走向山脉的迎风坡比背风坡严重，山体部位的分水岭、风口处线路覆冰比其他地形严重，线路紧靠江湖水体比线路附近无水源时覆冰严重。总之，受风条件较好的突出地形和空气水分较充足的地区，覆冰程度比较严重。 4.海拔高度的影响就同一地区来讲，一般海拔高度越高，越易覆冰，覆冰也越厚巳多为雾淞，海拔高度较低处多为雨淞和混合淞。 5.线路走向的影响导线的覆冰程度与线路的走向有关，东西走向的导线覆冰普遍比南北走向的导线覆冰严重。冬季覆冰天气大多为北风和西北风．线路南北走向时，风向与导线的轴向基本平行，单位时间内与单位面积内输送到导线上的水滴及雾粒较东西走向的导线少得多；线路东西走向时，风与导线约成90°的夹角，使得导线覆冰最为严重。在严重覆冰地段选择线路走廊时，如条件许可，应尽量避免线路成东西走向。 6.导线悬挂点的影响导线悬挂点越高覆冰越严重，因为空气中的液态水含量随高度的增加而增高，风速越大，液态水含量越高，单位时间内向导线吹送的水滴越多，覆冰越严重。 7.导线本身的影响导线覆冰往往总是在迎风面上先出现扇形或新月牙形积冰，产生偏心荷重，对导线施加扭矩，迫使导线扭转，对未覆冰或覆冰较少的表面对准风向，继续覆冰。导线的刚度越小，扭转越大，覆冰速度越快。 8.电场和负荷电流的影响导线的电场会使其周围的水滴粒子产生电离，并对其有吸引力，因此电场的吸引力会使更多的水滴移向导体表面，增加导线的覆冰量。 9.负荷电流影响导线表面温度当电流较小时，导线产生的焦耳热不能使导
输电线路除冰技术
英文翻译 2008 届电气工程及其自动化专业班级 姓名学号 指导教师职称 二ОО年月日
在冬季，暴风雪是一个导致高功率传输线路中断以及花费数以百万计美元用以线路维修的大麻烦。用约8 - 200千赫的高频率震动法融化冰已经被提出来了(文献1-2)。这种方法需要两个相结合的机械驱动。在这种高频率下，冰是一种有耗介质，直接吸收热量加热冰。另外，电线的集肤效应导致电流只有在薄冰层才导通，由此造成电阻损耗，产生热量。 在这篇文章中，我们在长达1，000公里长的线路上描述该系统设计的实施方法。我们还利用一个适用于33-KV，100-千赫动力的标准系统测试报告了单位长度冻线的损耗的除冰模拟实验。 整个系统见图1。它可以以两种不同的方式部署。由于电线有慢性结冰的问题，或者那些有可能结冰和高可靠性需求的地方，这个系统可以永久的安装连接到部分线路的两端，用以设限控制励磁区域。另外，它也可以安装在汽车上，用以紧急“营救”结冰线路。三辆卡车可以携带一组电源和两套设备。 高频高压下输电线路的除冰系统图 冰介质加热原理 由于冰被视为是有损介质材料，等效电路进行了短暂的一段输电线路涂冰如图2。该组件值赖斯和西塞可以通过文献3给的冰的导电特性模型计算出来。在频率低至12赫兹，介电损耗成为产生热量的主要途径。
随着频率的增加，电压会产生大的压降。虽然较低频率是可行的，但通常采用20-150kHz范围的频率，以避免管制频率（下一章节会详细介绍）。 冰冻输电线路的等效电路图 实现均匀加热 高频下的励磁传输线路会产生驻波，除非在线路远端有相匹配的阻抗来终止。由于驻波，冰介质损耗或者集肤效应单独生热，导致加热不均。一种可能的办法是终止线路的运行，而不是驻波的问题。然而，运动波产生的能量流通常比冰上损耗要大。这种能量需要电源的一端来处理，另一端来吸收并终止。因此，电源的功率容量需要增加到远远超过所需的。终止端必须有能力驱散或者是回收这些损耗功率。因此，如果不循环利用的话，无论是在设备的成本，还是终端损耗，这都是一个昂贵的解决方案。 一个更好的解决方案是使用适用于两个热效应原理的驻波以达到相 辅相成的效果。在驻波模式中，冰介质加热时发生最强烈是在电压波腹，而集肤效应生热最为强烈是在电流波腹。因此，两者是相辅相成的。而且，如果幅度在适当的比例内，总热量就可以在线路上均匀分布了。
架空输电线路微风振动的危害与防治
架空输电线路微风振动的危害与防治 [摘要]微风振动是一个异常错综复杂和随机性很强的问题，稳定的又比较缓慢的微风是造成导线振动的主要因素。本文首先介绍了微风振动的危害，然后简单分析了影响振动的因素，最后详细谈谈架空输电线路微风振动的防治措施。 【关键词】架空输电线路；微风振动；防治 高压架空输电线路地处旷野，终年受到风、冰和气温变化等气象条件的影响。风的作用除使架空导、地线和杆塔产生垂直于线路方向的水平载荷外，还将引起导、地线的振动。其振动按频率和振幅可分为微风振动和舞动。微风振动的频率较高，约为10～20Hz，而振幅较小，一般很少超过导线的直径，但有时也会达到直径的2～3倍。 一、微风振动的危害 架空输电线路上为了防止微风振动而安装防振锤，如果安装不得当会适得其反。过多地装设防振锤，就像一个集中荷载加在线路上，致使防振锤夹头处出现振动死点，造成断股。线路振动能加速绝缘子老化，这是因为由于线路的振动，必然引起绝缘子及其连接金具一起振动，这种振动往往会造成金具零件松动、杆塔零件损坏，加速绝缘子的老化。另外，由于杆塔基础不稳固，拉线受力不均匀，造成线路、杆塔本身和拉线系统组成一个弹性系统，当线路发生振动时，其频率可能与杆塔振动的自然频率接近，容易形成共振。横担和吊拉杆在受力情况下的振动，不但会引起固定螺栓的松动，同样会加速这些材料的疲劳损伤，特别是当这些材料有内部缺陷时，更有可能造成因材料疲劳损伤发生折断事故。 二、影响振动的因素 微风振动最容易在下列地区发生：导线拉力大而对地面距离高的地方，平原开阔地带，山谷河流等大跨越地段。在大跨越档距中，不但有横向风力，而且由于上，下层有温差，还会产生垂直向上的气流，此时，架空线的微风振动比较严重。影响导线振动断股的原因很多，如导线的静应力、由振动引起的弯曲应力、线夹结构、杆塔型式、线路经过地区地形地貌及气象条件等。其中净应力和动弯应力的大小是影响导线断股的主要因素。一般以导线平均运行应力的大小去评价导线可能出现的振动水平，平均运行应力越高，振动断股就越严重。 随着风速的增大，在接近地面的大气层中，风和地面的摩擦出现气旋，气旋随着风速的增加而渗人到更高的气层中，破坏上层气层中气流的均匀性，也破坏了导线悬挂点的气流的均匀性，消除了引起导线振动的最基本因素，导线便停止了振动。与线路方向垂直、稳定的又比较缓慢的微风作用最容易使导线产生振动。当风向与导线轴线的夹角成45°～90°时，可以观察到稳定的振动；在45°～30°时振动的稳定性比较小；小于20°时，一般不会出现振动现象。平坦的地形有助于气流的均匀流动，利于形成导线振动的条件。对于地形极为交错的地区，特别
高压输电线路除冰技术
高压输电线路除冰技术 摘要：近些年来我国高压输电线路受冰灾的次数高达数千次，由于高压输电线路物布置地理位置，很容易受天气气候的影响，尤其是在大风天气下，高压输电线路由于覆冰的影响会引发电线的舞动，从而造成断线，杆塔倒塌等恶劣事故的发生，所以高压输电线路除冰成为了每个电力工作人员工作的一大重点。 关键词：高压输电线路除冰技术要点 0 前言 高压输电线路的防除覆冰成为电力工作者工作的一个重点，应该加强对高压输电线路覆冰的研究工作。电力工作者应该提高对高压输电线路除冰工作的重视，深刻理解高压输电线路覆冰的危害，掌握高压输电线路除冰的基本技术，做好高压输电线路的除冰工作，在实践的基础上总结高压输电线路除冰经验，对高压输电线路除冰技术进行合理的展望，完成对高压输电线路的保护，用技术的手段确保高压输电线路的问题，进而提升供电的稳定。电力从产生到应用一般要经历高压输电线路的输送，随着经济和社会的发展，各界对电力需求越来越高，电力生产能力也相应提高，高压输电线路的长度正在逐步增加，以完成电力和各界的需求。高压输电线路布设于田野、山脉和水系，容易受到天气因素的影响，据不完全统计，进50 年我国高压输电线路遭受冰灾的次数高达1000 次，高压输电线路覆冰会引发电线的舞动，在风力较大的情况下会导致断线和杆塔倒塌，成为影响我国北方高压输电网络安全的重要因素。 1.高压输电线路机械除冰法 使用机械外力迫使高压输电线路导线上的覆冰脱落，分为的方法。“ad hoc”法、滑轮铲刮法、电磁力除冰法和机器人除冰法。 1.1“ad hoc”法 “ad hoc”法，被告称之为外力敲打法，就是由工作人员在现场利用工具敲击输电线路，以此来达到除冰的目地，这个方法简便易行，但只能用于以10KV为主的近距离线路除冰，效率低，工作量大，只能在紧急情况下使用，应用范围极小。 1.2滑轮铲刮法 它是由在地面上的工作人员通过控制输电线路上的滑轮移动，利用力的作用，使导线弯曲，然后使覆冰破裂，这个方法效率高、操作简便、能耗小，并且价格低廉，是目前输电线路穝有效的除冰方法之一，但是此种方法受地形限制，安全性能还不太完善。 1.3电磁力除冰法
浅析输电线路覆冰舞动及防治
浅析输电线路覆冰舞动及防治 发表时间：2016-03-10T15:41:49.440Z 来源：《电力设备》2015年8期供稿作者：袁洪凯 [导读] 国网山东省电力公司滨州供电公司在实际操作中更应该从覆冰导线的舞动预防开始，做好地域数据分析、做好前期防舞动装置，这样才能从根本上最便捷的避免舞动的产生。 （国网山东省电力公司滨州供电公司山东滨州 256600） 摘要：本文就覆冰导线产生舞动的原因以及防止输电导线产生舞动的措施两个方面进行探讨，但是探讨的结果发现，输电导线不仅仅是关系着电力系统的运行，更关系到整个民生，因此对于输电导线中存在的严重问题就必须解决。在实际操作中更应该从覆冰导线的舞动预防开始，做好地域数据分析、做好前期防舞动装置，这样才能从根本上最便捷的避免舞动的产生。 关键词：输电线路；覆冰舞动；防治 一、破坏输电导线运行的主要因素 我国经济社会飞速的发展，国家对于经济发展的主力部门——电力部门充分重视，根据国家的相关规定，我们必须不断完善电网的网架结构。由于电力的发展主要依靠于输电导线对电力的输送，输电导线对电力的输送直接影响了人们的生活与工作，而破坏输电导线运行的主要因素之一就是导线的覆冰，其中又有三种情况的覆冰导线来破坏导线的运输工作，①本文将要探讨的覆冰导线舞动而导致的破坏； ②覆冰过多而大量脱落产生的晃动和弹跳；③覆冰过重产生破坏。 二、覆冰导线舞动原因探析 由于我国疆域辽阔，南北、东西地形、气候等条件差异大，因此产生覆冰的原因不同，覆冰导线舞动产生的原因也有所不同。就目前而言，人们所认同的覆冰导线舞动的起因分析主要为形成覆冰、线路的结构参数与风激励的原因。 2.1覆冰的原因 覆冰厚度一般为2.5～48mm，覆冰导线的形成主要分为三类，其一是雨凇，其二是雾凇，其三是霜凇。 ①雨凇。根据相关的数据分析和研究发现，覆冰导线舞动中导线上覆冰的产生原因主要是雨凇。在风速很大且气温在零度上下时，尤其在低海拔地区的冻雨时节雨凇产生的情况较大。雨凇产生的这种自然条件是冰体在粘性最强的情况，不容易小部分脱落，会呈块状的黏附在导线上，容易在有风的情况下产生舞动，对导线的安全性造成威胁。 ②雾凇。雾凇主要形成于山区，其形成条件主要是气温相对较低且风速也相对较小的情况下。由于气温较低因此低空云的水汽温度也很低，在水汽遇到同样处于低温的输电导线时，凝结成冰附着于导线上。或者是由于山间昼夜温差大，清晨产生的雾气遇冷在输电导线上凝结成冰，因此雾凇所形成的冰体密度相对较小，主要是通过不断凝结的过程来形成覆冰，雾凇作为一种覆冰导线，其舞动时产生的破坏性最小。 ③霜凇。霜凇的产生条件与雨凇的产生条件相似，都为零度左右且风速较大的情况下，霜凇作为不断累积的冰体之一，其密度大大的高于雨凇与雾凇所产生的冰体。因此只要在有湿云的情况下，就容易产生雾凇，雾凇通过其晶体的不断累积不断的增加质量。 2.2线路的结构参数 除了覆冰的原因外还有线路的结构参数来影响覆冰导线的舞动，而线路的结构参数还包括了分裂导线、张力、弧度与垂直度等参数。线路的结构参数对覆冰导线舞动的影响主要是通过大量的数据以及相关工作人员日积月累的工作经验得出的。 ①分裂导线。在线路的结构参数中，分裂导线产生舞动的因素最大，由于分裂导线是由不同的子导线构成的，而各个子导线的扭转刚度比单独存在的单导线又大很多。因此在同等结冰的情况下，单导线因为扭转刚度比较低，因此容易发生扭转，这样冰体在上面不容易大面积的附着。而分裂导线中的各个子导线由于刚度较强且扭转度不强，就会使得冰体增大，发生舞动。 ②弧度。不同弧度的导线也会产生不同幅度的舞动，一般的输电导线都具有一定的弧度，这个弧度范围是国家规定的标准，因此在这样一定的弧度范围内可以保证输电导线能够有效的进行输电且不受到影响。如果导线的弧度小于标准弧度，那么就会造成导线过于紧绷，虽然这样的导线不易发生舞动，但是热胀冷缩容易让导线很容易的受到损坏。如果导线弧度大于标准弧度，那么导线在覆冰的情况下舞动更大。 三、防舞动措施 就目前的舞动现象分析而言，我国的电网管理者和工作根据已有的经验和得到的数据在防舞动方面有了一定的成就。防舞动措施主要根据各地的气候、地形等自然条件来采取避舞——避免产生舞动、抗舞——对抗会产生的舞动进行改进以及抑舞——抑制舞动的产生。 3.1避舞 避免舞动的产生就是企业的规避措施，对于电力企业来说，其防治出现经济和安全损失的措施之一就是避免覆冰输电导线出现舞动。既然要避免就要对于该地所处的自然条件和社会条件两个方面出发，对于自然条件来说，应当了解当地的气候、地貌和地形，从而选择适合当地的导线；对于社会条件来说，应当对当地的工作人员进行经验传授和防舞动措施的讲解，从而保证在舞动发生时有对应的措施来解决。 3.2抗舞 由于避舞是对自然条件和社会条件的一种预估，对其无法进行改变，因此就出现了抗舞这一措施。抗舞就是在无法更改的地形、气候条件下，通过更改输电导线的原料、材质以及其他方面来保证输电的安全运行。抗舞主要是通过检测该地地形之后，选择更适宜该地的材质，选择高强度的机械来防止出现覆冰导线舞动的情况。 3.3抑舞 抑舞即通过相应的装置和器械来抑制舞动的产生，同之前的避舞措施来对有可能产生舞动的区域进行具体勘测，然后安装防舞动装置。 ①改变导线系统的结构。通过改变导线的系统结构可以防治舞动的产生，其主要原因是通过在系统结构中加入防舞动装置，其中防舞
输电线路冬季防冰害运行管理
2008年3月第9卷第3期 电 力 设 备 Electric al Equi p ment Mar 2008 Vo.l9No.3输电线路冬季防冰害运行管理 李荣宇 (贵州电网公司,贵州省贵阳市550005) 摘 要:2008年初,我国南方省份输电线路遭受了罕见的因冰害引发的倒塔、停电事故,因此做好输电线路冬季防冰害运行管理工作十分必要。文章指出在输电线路冬季防冰害运行管理工作中除了要做好线路重冰区的划分及修订工作外,还应在夏、秋季作好相应的防冰害准备工作,同时要加强输电线路冬季的运行与监测。作者还总结了各种输电线路冰害处置方法,以供读者参考。 关键词:电网;输电线路;冬季;防冰害;除冰;运行管理 中图分类号:TM726 0 引言 2008年1月初至2月中旬,贵州遭受了有气象历史记录以来最严重的长时间、大范围十分罕见的凝冻灾害。截至2月8日,贵州电网500kV线路共倒塔233基,220kV线路共倒塔293基,110kV线路共倒杆、倒塔258基,电网遭受了严重创伤。在此次灾害中,贵州全省有52个县市停电,部分县市停电时间甚至长达16天。 冰害是冬季输电线路运行的典型事故诱因,主导了冬季运行工作重心,因此做好输电线路冬季防冰害运行管理工作十分必要。此次特大冰灾警示了线路运行管理单位必须做好防冰害基础管理工作,只有这样,才能在出现冰害等紧急情况时做到运行监测重点突出、处置方案操作强、备品备件类型适宜,以便尽快恢复供电。 目前,冰害引发的输电线路机械和电气故障主要有以下6种: 杆塔变形、倾倒;导线或地线断线; !地线或导线掉线、坠地;?绝缘子串冰闪;#导线对地、对跨越物、风偏建筑(树、崖)限距不足而放电;?不均匀脱冰时相间短路。 输电线路冬季防冰害运行管理,首先是划分及修订线路重冰区,并做好技术分析与建档管理以便有针对性地开展防冰、防雪技术改造(如将普通地线更换为铝包钢绞线、铁塔补强、线路改道等);其次是在夏秋季做好冬季防冰害准备工作;最后是在冬季做好运行与监测工作,并及时处置冰害故障。 1 重冰区的划分、修订与分析管理 设计规程规定,覆冰设计值在20mm及以上的线路区段属于重冰区。 (1)重冰区的划分及修订。每年例行修订重冰区的区段划分时,应将新投运线路、更改工程区段纳入修订范围,除依据覆冰设计厚度外,重点应结合历史运行经验特别是上年运行情况来进行综合判断,实际地形地貌对重冰区的划分具有重要参加价值,必须注意河谷垭口、峡谷垭口、暖湿气流通道、冬季迎风面等小地形。 (2)重冰区建档管理。对重冰区内线路区段单独建档管理,主要包括杆塔塔型、区段内的垂直档距、水平档距、所用金具串组合、运行记录、检修记录、覆冰观测记录、施工运行交通图、群众覆冰观测员名录及联系方式、线路覆冰厚度危险等级评估。 (3)通过计算作好技术分析。线路覆冰厚度危险等级评估对象为重冰区区段和区段内每基杆塔,分析判断其危险程度时要分别填写线路覆冰危险等级表和杆塔覆冰危险等级表。重冰区以1个耐张段为基本设计单元,实际运行中常在大垂直档距、大转角、大高差、大档距差的杆塔与导地线上出现问题。通过计算绘制出重冰区区段中的大转角线路(转角大于60%)、大高差( h/l>15%)线路在覆冰厚度在20~ 60mm区间变化时的荷载、不平衡张力的曲线,并以此校核杆塔在多大覆冰厚度情况下达到失稳倒塌极限值。以极限值由低到高排序,将杆塔划分为特高危、高危、危险、一般等杆塔。根据线路电压等级系数、负荷重要系数、负荷率系数、覆冰危险度、互供系数计算出综合危险系数,依据得分的多少划分为特高危、高危、危险重冰区等区段。将特高危区段作为冬季大雪、低温凝冻天气的观测重点;将特高危杆塔塔型,特高危区段导线、地线作为抢修备品备件的准备重点。 2 电力系统防冰害原则性要求 电力系统防冰害原则性要求是: (1)设计时尽量避开可能引起导线、地线严重覆
架空输电线路的故障与防护技术分析_1
架空输电线路的故障与防护技术分析 近年来，我国对电能的需求不断增加，输电线路建设有了很大进展。架空输电线一旦发生故障，如果不能及时处理，就会影响电力企业的正常运行。分析架空输电线路中常见的故障与原因，提出相应的解决措施，保证电网的运行安全 标签：架空输电;线路故障;防护技架空输电;线路故障;防护技术 引言 近年来，随着对磁阻材料不断的研究，各向异性磁电阻材料被发现并成功地应用到商用磁场传感器中。各向异性磁阻传感器具有灵敏度高、温度范围大，频带宽、易安装、体积小等特点，在弱磁场测量方面具有广泛的应用前景。将各向异性磁阻传感器安装在架空输电线路的正下方，采集架空输电线路发生短路故障时周围的磁场信息，从而对暂态故障行波信号进行检测。该方法适应于不用改动电力系统接线结构，不用拆卸设备，方便安装，对暂态行波信号的全频带具有良好的选择性，且抗干扰能力强。 1输电线路的检修 我国大多数地区的输电线路架设采用的都是以架空线为主的架设方式，一旦输电线路出现故障，那么将直接影响到电能的传输，就会给用户的正常用电带来巨大的影响。输电线路大多都是在野外搭设，长期暴露在自然环境中，必然会出现一些线损问题从而造成输电线路的故障，同时由于这些故障因素的不可控制，导致我们无法采取针对性的预防措施。为了避免输电线路故障给生产生活的正常用电带来影响，因此需要给予线路检修工作足够的重视，使输电线路能够稳定运行，同时还要能够采取更加先进的技术和办法来提高输电线路检修工作的质量。为了满足大负荷电压的需求，架设电网的电压等级越来越高，在一定程度上增加难度，使输电线路架设的地理位置变得越来越复杂。 2故障的原因 2.1风力引起的输电线路运行故障 在一些气流流动频繁、植被稀少地区架设输电线路，通常会遭受到强风的破坏，导致运行故障。如果地区风力强劲，强大的风力会将电线杆架刮倒，有时候电线也会被大风挂落或者刮断，造成局部断电，影响居民生产生活用电，甚至会发生安全事故，影响居民的安全用电。在风力的影响下，还可能造成架空输电线偏离其垂直位置，导致风偏放电的现象，造成输电线路的运行故障。 2.2输电线路防污、防雷工作中存在问题 社会经济的发展带动了我国工业建设的发展，但是也会对环境造成巨大的污
关于110kV~500kV输电线路融冰方案的探讨
110kV～500kV输电线路 融冰技术探讨 荣信科技项目办王春岩选编 2009.06.02
一、目的和意义 输电线路在冬季覆冰是电力系统的自然灾害之一。由于导线上增加了冰载荷，对导线、铁塔和金具都会带来一定的机械损坏，覆冰严重时会断线、倒杆塔，导致大面积停电事故。由于我国架空输电线路横亘距离比较长，沿途地形地貌及气象条件复杂，大多交通不便，而且事故大多发生在严冬季节，大雪封山，使得抢修条件十分艰难，造成长时间停电，对国民经济造成重大损失。 特别是2008 年的罕见冰雪灾害给全国电网造成了有史以来最 严重的破坏，很多地区出现杆塔倒塌、线路中断、变电站停运等情况。据统计，截至2月23日，全国因冰灾停运线路共35722 条，停运变电站共2006 座。 为了贯彻落实温家宝总理“恢复重建以后的电网，要是一个让人民放心的电网”指示精神，必须全面提高电网的抗灾能力，加紧进行输电线路除冰技术的研究，以防止类似灾害的发生。 贵州电网在与我公司SVC商务谈判时，也明确要求SVC系统带融冰装置。由此可见，公司立项研发融冰系统势在必行。 二、国内外研究水平综述 为解决输电线路在冬季覆冰这一严重威胁电力系统安全运行的 难题，国内外对输电线路覆冰问题进行了大量研究，并提出了许多输
电线路融冰方法。这些方法，可分为热力融冰法、机械除冰法、自然被动法和其他方法。在已经形成严重覆冰的情况下，常采用的方法是机械除冰法和热力融冰法。机械除冰操作繁琐、且容易损伤导线，我国尚没有在工程实际中采用，实际应用中一般采用热力融冰法。 热力融冰法有几种方式，包括负荷转移法、交流短路电流融冰法、直流电流融冰法。 负荷转移法利用变电站现有设备，通过改变系统运行方式，将两条或多条线路的负荷转移至通过重冰区的一条线路，从而增加输电线路的发热量，进行导线融冰。这种方法对于截面小的220kV和110kV 及以下线路可行，对于220kV以上电压等级的线路而言，由于导线截面大，加之系统容量和运行方式的限制，则基本不可行。 交流短路电流融冰法是将单相、二相或三相导线短路形成短路电流加热导线，以较大的短路电流来加热导线，使依附在导线上的冰融化。交流短路融冰法的主要缺点在于电压等级较高时，需要的无功功率较高，实现难度较大。湖北省电力试验研究院2005年研究结果表明500kV线路上不能使用交流短路电流融冰法。 直流电流融冰法线的原理是将覆冰线路作为负载，施加直流电源，用较低电压提供短路电流加热导线使覆冰融化。500kV 交流线路的直流电阻只有交流阻抗的10%左右，采用直流融冰方案需要的电源容量就小得多。直流电源可以由发电机电源提供，也用系统电源带整流装置提供直流融冰电源，一般电流整流装置可选择的方案有2 种：可控整流和不可控整流。
常见输电线路覆冰类型及防控措施分析
常见输电线路覆冰类型及防控措施分析 【摘要】本文就覆冰形成的原因及类型作简要介绍，并对其危害进行深入剖析，在此基础上将应对输电线路覆冰的技术措施进行了分析，供专业人员参考。 【关键词】输电线路覆冰抗冰措施 前言 在现代化社会高速发展的今天，随着电力需求的不断上升和增加，输电线路中的故障问题也越来越复杂，越来越明显。就一般情况而言，在工程项目中需要针对各种常见问题和隐患进行全面的分析和总结，使得这些现象能够得到及时有效的预防和处理，进而为社会发展做出应有的贡献。由于天气的影响而造成输电线路冰闪跳闸现象、导线舞动和线路中断的事故不断涌现，不但造成了严重的输电设备损坏，更是影响了区域经济的正常发展。因此在目前的输电线路管理工作中，做好冰害事故管理和预防已成为一项不容忽视的工作流程，是提高电网抗击自然灾害能力中不可忽视的一环。 一、覆冰的形成 覆冰是一种物理现象，是由多种气象因素综合决定的，其中包括气温、湿度、空气流速以及大气环流等。当气温在冰点以下时，雪或雨等水性物质与输电线表面接触产生冻结并层层裹覆，此时覆冰现象就产生了。 1、五种覆冰类型 白霜——当气温处于冰点以下且湿度较高时，空气中的水分与低温物体接触，粘着在其表面即形成白霜。一般来说白霜不会对输电线路的安全构成威胁，这主要是因为这种覆冰与输电线的粘连强度不高，低幅度的振动就可使其脱离线路表面。 湿雪——当空气湿度较低时雪花不容易与输电线表面粘着，但如果空气湿度较高，雪花飘落过程中聚结了未形成晶体的水分，就很容易附着在输电线表面，层层包裹形成积雪。即使出现积雪也不一定会出现覆雪危情，因为此种覆冰受风力强度影响较大，强风很容易就把积覆的雪吹散了。常发生覆雪危情的地方，往往是海拔不高风强较低的区域。 雨凇——当气温在零度以下风力较强时，在海拔相对较低的区域，覆冰常常呈现高密度、强附着力、高透光性等特点，一般在冻雨期较常见但持续时间较短。随着时间的推移此种覆冰会向另一种覆冰类型( 混合凇) 发展，所以输电线覆冰为单一雨凇的情况较为罕见。 软雾凇——在高海拔山区气温极低的条件下，环境湿度较大，如果风力不强则会形成此种覆冰。其特征恰好与雨凇相反，呈现低密度、弱附着力、低透光性
架空输电线路覆冰危害及防冰除冰的措施
架空输电线路覆冰危害及防冰除冰的措施 摘要：架空输电线路覆冰是一种广泛分布的自然现象。导线结冰问题已成为世 界各国的共同关注和有待解决的问题。冰灾会影响维护的安全，造成大面积的冰 闪跳闸和倒塔,造成严重的经济损失,影响交通运输和人民的生活安全。 关键词：架空输电线路;履冰;防冰除冰 前言 为了适应中国经济的发展，国内传输电压与负荷在不断提高，地区的架空输电线路越来 越密集，范围也越来越大，因此跨越的区域和环境比较复杂。而一旦遇到低温、冰雪等恶劣 天气，架空线路就会造成覆冰问题的出现，这对稳定国家电力输送带来了巨大的威胁，一旦 出现状况就会对社会经济造成不可弥补的损失。 1架空线路覆冰的成因与对电网的影响 1.1架空线路覆冰的成因 架空导线覆冰的形成原因是由多种条件决定的，主要有气象条件、地理条件、海拔高度、导线悬挂高度、导线直径、风向和风速、电场强度等。气象条件对架空线路覆冰的影响主要 是由线路经过地的环境温度、空气湿度以及风向风速等因素综合造成的。架空线路覆冰问题 并非偶然事件，在我国很多地方每年冬天都会发生架空线路覆冰问题。但是不同地区、地形 上架空线路覆冰的类型不太相同，具体来说可分为雨凇、雾凇、混合凇、湿雪4种。 1.2覆冰对电网的影响 架空线路覆冰对电网的影响主要有过负载、绝缘子冰闪、覆冰的导线舞动、脱冰闪络等。过载会导致架空线路出现机械和电气方面的故障，即会出现倒塔、金具的损坏和由弧垂增大 而导致的闪络烧线等。当绝缘子上覆冰时，可以看作绝缘子上出现了污秽而改变了绝缘子上 的电场分布，特别是冰中往往会含有污秽，这就更易造成冰闪。在风力的作用下，架空线路 上的覆冰是不对称的，这就造成线路极易发生舞动，且舞动幅度较大、持续时间长。对线路 轻则引起相间闪络、线路跳闸，重则引起断线或倒塔。 2防冰与除冰技术 2.1常见的防冰技术 路径选择:应充分考虑规划路径沿线微气象、微地形因素和运行经验，尽量避开微地形、 微气象区域。实在无法避开的，应根据规程规定的重现期确定设计冰厚与验算冰厚，对重冰 区及中重冰区过渡区段进行差异化设计，适当缩小档距，降低杆塔高度，提高线路抗冰能力。 覆冰观测:应合理规划、建设覆冰观测气象站点，气象站址选择应尽量靠近线路具有代表 性的覆冰段，并将积累的覆冰气象数据作为今后线路设计和技改的依据，有条件的地区可配 置微气象或覆冰在线监测装置。 导、地线设计:重覆冰区宜采用少分裂、大截面导线以抑制不均匀覆冰时导线的扭转和舞动，并采用预绞丝护线条保护导线。对于山区线路，设计时应校验导、地线悬挂点应力，悬 挂点的设计安全系数不应小于2.25。中、重冰区还应校验导线间和导、地线间在不均匀覆冰 和脱冰跳跃时的电气间隙。 挂点设计:对于重要交叉跨越直线杆塔，应采用双悬垂绝缘子串结构，且宜采用双独立挂点，无法设置双挂点的杆塔可采用单挂点双联绝缘子串结构。 连接金具选型:与横担连接的第1个金具应转动灵活且受力合理，选型应从强度、材料、 型式3方面综合考虑，其强度应比串内其他金具强度高一个等级，不应采用可锻铸铁制造的 产品； 绝缘子串设计:易覆冰地区或曾发生过冰害跳闸的线路故障点附近区域的新建或改建线路，应采用加强绝缘设计，增加绝缘子片数、采取V型串、大小伞间插布置方式或防冰闪复合绝 缘子等防冰闪措施。 重冰、重污叠加区域绝缘子选型:重冰区与重污区叠加区域线路外绝缘配置宜采用复合化 瓷质或玻璃绝缘子，并遵循微气象区域加强外绝缘抗冰设计原则。复合化的瓷质或玻璃绝缘 子兼有盘型绝缘子和复合绝缘子的优点，运用在重冰和重污叠加区域的线路上，不仅能有效
架空输电线路季节性巡视特点及防范措施
架空输电线路季节性巡视特点及防范措施 摘要：在电力系统当中，架空输电线路具有重要作用，其运行状况，直接影响 到人们的生活。最近几年来，架空输电线路发生故障的现象时有发生，不仅导致 了大面积的停电，而且还极大的影响着居民的正常工作以及生活。由于受到自然 气候的影响，使得架空输电线路极易受到自然灾害的影响。 关键词：架空输电线路；常见故障；季节性巡视；防范措施 一、架空输电线路常见故障及典型事例分析 （一）线路结冰严重，杆塔失稳 二零零八年年初，阳山地区输电线路存在严重的结冰现象，尤其是地势较高 的输电线路，更为严重，因而导致了电线杆以及输电线路出现了断横担以及断线 的现象，导致该片区域出现大面积的停电，严重影响到该区域居民的正常生活。 （二）雷击瓷瓶爆裂，线路跳闸 二零一零年五月份下旬，阳山地区出现暴雨天气，并且伴随雷击，导致35kV 城黄线黄屋分线#55杆C相瓷瓶爆裂1片，导致架空输电线路出现了跳闸的现象。暴雨过后，经紧急抢修，恢复通电。 （三）风吹杂物触线，单相接地 二零一零年八月初，某地区供电部门在对架空线路进行检查的过程当中，发 现大风天气将青竹杆吹到了导线上，对拉线距离不够，因而产生了火花放电，导 致了跳闸，在跳闸之后，发现青竹杆存在一定的灼烧现象。 （四）瓷瓶质量偏低，钢帽破裂 二零一三年八月底，某地区架空输电线路电线杆A相绝缘子钢帽爆裂导线跌落，导致相邻两个电线杆悬挂导线，严重影响到地面安全，在经过抢修之后，恢 复了正常。 （五）拉线塔材被盗，倒杆断线 二零零九年十二月中旬，阳山地区35kV七杜线#51、#52杆，由于线路拉线，导致UT线夹全部被盗，这也就使得电线杆失去了支撑，最终倒塌，导致该区域 居民用户停电。 （六）线行树木过高，触及导线 二零一五年七月下旬，某地区架空线路保护区内，居民砍伐树木，不料树木 倾斜到架空线路上，导致输电线路跳闸，区域用户断电。 二零一一年五月中旬，由于接连不断的暴雨天气，导致阳山地区35kV青江线，架空输电线路保护区当中出现了山体滑坡的现象，滑坡导致树木倾倒，压在架空 线路上，导致架空线路断裂，出现大面积的停电现象，在雨停之后经过连夜抢修，次日恢复正常通电。 二、春、夏、秋、冬季巡视及防范措施探讨 （一）春季巡视及防范措施（3月～5月份） （1）运行特点 第一，在初春季节，极易出现异物短接线路绝缘距离缺陷，存在着严重的危害。尤其是在农村地区的一些垃圾场、塑料大棚，一旦面临大风天气，极易导致 一些薄膜、垃圾等物品被刮到导地线上，导致架空输电线路出现跳闸，出现停电 的现象。 第二，阳春三月，正处于放风筝的最佳季节，风筝线过长或者风筝离线的话，一旦触碰到架空输电线路，也会产生严重的后果。
电力系统较为常用的线路融冰方法
电力系统较为常用的线路融冰方法 [摘要]输电线路上覆冰种类繁多，有湿雪、混合淞、雾淞、雨淞、冻雾覆冰和冻雨覆冰等，影响线路覆冰的主要气象因素有风、气温和空气湿度。输电线路覆冰轻则冰闪，重则造成倒塔（杆）、断线，甚至使电网瘫痪。我们可以通过覆冰观测和覆冰计算，线路融冰可以针对线路运行制定详尽的应急预案，长期观测后的覆冰数据是划分冰区的重要依据，对今后的架空输电线路设计及运行维护都具有重要的指导意义。 【关键字】输电线路；覆冰；融冰技术；除冰 导线是架空电力线路防冰除冰的重点。融冰和除冰方法有30多种，大约可以分为三个大类：自然除冰法、热力融冰法、机械除冰法。总的主要有人工除冰、电磁脉冲除冰、防覆冰导线、复合导线融冰、可控硅整流融冰、短路融冰和化学涂料防冰等。 一、机械除冰法 机械除冰法重点利用输电线路导线的力学效应损毁覆冰的力学平衡使其落下。 1、电磁脉冲的机械除冰是运用电容器冲击放电及电流通过线圈产生脉冲磁场，因为在导线中产生涡流，涡流磁场与线圈磁场之间互相发生斥力使导线产生扩张，脉冲消散后导线聚拢回之前的状态，频频的扩充、收缩让导线表层的覆冰胀裂落下。 2、滑动铲刮除冰法是把电容器的攻击放电电流经由线圈形成的脉冲磁场转变为执行机构的脉冲力，经过执行机构将导线表层的覆冰敲打直致裂开脱落。 3、人工除冰法，必要大批人力，但仅适用于作业环境不错、百公里以内输电线路覆冰的除冰。 4、电磁力除冰法：加拿大魁北克水电公司说出，那么它理论是在线路额定电压下短路，短路电流产生的电磁力让导线彼此碰击，致使覆冰脱落。这一办法只会造成整个系统一系列的问题，当然我们不建议用。 二、自然除冰法 自然除冰法不能阻碍冰的形成，却会有利于限制冰灾。 1、平衡锤技术可防止导线旋转；在给定过负载条件下许可导线升降技术可减小倒杆塔的概率或防止倒杆塔事故发生，且有助于保证冰灾事故后线路迅速恢复送电。