浅谈输配电线路覆冰及其消除措施 崔亚峰

发表时间:2017/12/7   来源:《电力设备》2017年第22期   作者:崔亚峰
[导读] 摘要:我国的地域辽阔,各地方的气候、地形等环境各不相同,又因输配电线路多处在户外运行下,受外部的环境影响较大,因此输配电线路在不同的地点会出现不同的故障。
        (国网大兴安岭供电公司漠河供电公司  黑龙江大兴安岭  165000)
        摘要:我国的地域辽阔,各地方的气候、地形等环境各不相同,又因输配电线路多处在户外运行下,受外部的环境影响较大,因此输配电线路在不同的地点会出现不同的故障。尤其是在我国北方及云贵等地方,由于水汽大、温差大,极易出现输配电线路覆冰的现象。而覆冰对输配电线路而言,不仅会导致输配电线路电压过大,还会引发输配电线路损坏等问题。所以,输配电线路覆冰早已成为影响配电网安全稳定运行的重要灾害之一。
        关键词:输配电线路;覆冰预防;解决措施
        一、架空线路覆冰的原因
        1、架空线路的覆冰是在初冬和初春时节(气温在-5℃左右),或者是在降雪或雨雪交加的天气里,在架空线路的导线、避雷线、绝缘子串等处均会有冰、霜和湿雪混合形成曲冰层。这是一层结实而又紧密的透明或半透明的冰层,形成冠冰层的原因,是由于在自然界物体上附着水滴,当气温下降时,这些水滴便凝结成冰,而且越结越厚。
        有时,也会在导线表面上结上一层白霜,呈冰渣性质,其重量比坚实的覆冰轻得多,但其厚度却大得多。一般当空气中有大量水分且有微风时,最易形成笛。
        在湿雪降落时,湿雷一方面粘在导线上,同时又会浸透正在结冰的木,使冰层越来越厚,最厚可达10cm以上。
        当风向与线路平行时,覆冰的断面里椭圆形;当风向与线路垂直时,覆冰的断面呈扇形,即在导线的一个侧面;当无风时,覆冰则是均匀的一层。
        此外,覆冰还与线路走向有关,在冷、热空气的交汇处经过的线路,覆冰就更严重。覆冰在导线或绝缘子上停留的时间也是不同的,达主要决定于气温的高低和风力的大小,短则几小时,长则达几天。
        2、因覆冰而发生的事故
        导线和避雷线的覆冰有时是很厚的,严重时会超过设计线路时所规定荷重。如果导线、避雷线发生覆冰时还伴着强风,其荷重更要增加,这可能引起导线或避雷线断线,使金具和绝缘子串破坏,甚至使杆塔损坏。尤其是扇形覆冰,它能使导线发生扭转,所以对金具和绝缘子串威胁最大。常见的线路覆冰事故有以下几种:
        2.1杆塔因覆冰而损坏
        一般是由于直线杆塔某一例导线断线所造成的。此时,由于带覆冰的导线在该杆塔的另一侧形成较大的张力,使杆塔受到过大的荷重,故造成倒杆或倒塔事故。
        2.2导线覆冰事故
        如果导线在杆塔上是垂直排列的,当导线和避雷线上的覆冰有局部脱落时,因各导线的荷重不均匀,会使导线发全跳跃现象,从而使导线发生碰撞,造成短路故障。
        2.3线路各档距覆冰不均引起事故
        由于线路各档距内的覆冰不均等原因,会使各档距内的弧垂发生很大变化。有严重覆冰的档距内的导线荷重很大,特使导线严重下垂,以致有时使导线离地面距离减小到十分危险的程度,因而发生事故。
        2.4绝缘子串覆冰事故
        虽然绝缘子上冰层厚度所增加的重量不大,但却降低了绝缘子串的绝缘水平,会引起闪络接地事故,甚至烧坏绝缘子,其后果也很严重。
        3、输配电线路覆冰造成危害
        3.1当输配电线路、避雷线的表面覆冰达到一定厚度时,就会超出输配电线路避雷线在设计之初所能承受的重量。而当这些覆冰长期在输配电线路上时,就会导致输配电线路与避雷线的断裂,使金属线路和绝缘子破坏,当重量再加重时,甚至会出现杆塔倒塌的现象,其后果不堪设想。
        3.2输配电线路覆冰对输配电线路等电力设施造成的危害主要有以下几种,第一,杆塔因输配电线路覆冰而损坏,由于输配电线路覆冰一般都在被阴面的地方覆冰,当厚度达到一定程度时,输配电线路就会失去平衡,导致杆塔一边倒的现象。所以很容易出现倒塔的事故。第二,会引起导线出现短路的事故,输配电线路短路对电网的损坏非常严重,而输配电线路覆冰是导致输配电线路短路的直接原因。

第三容易发生绝缘子串覆冰的事故,当绝缘子串出现覆冰后,就大大降低了绝缘子串绝缘的水平,甚至导致绝缘子串的损坏,其后果不堪设想。
        二、输配电线路覆冰的预防及解决方法
        1、输配电线路覆冰的预防对于解决输配电线路覆冰这一难题是非常重要的,这些预防工作主要是再生产输配电线路设备和架设输配电线路时所要做到的,在厂家生产输配电线路设备时,应该考虑到输配电线路覆冰会加重输配电线路的重量,这就要求生产商考虑加大输配电线路设备的承载负荷。还有就是在工作人员对输配电线路架设施工时,也要充分考虑到输配电线路覆冰这一块,可以将两个杆塔的距离缩小,这样也会加大输配电线路所能承载的负荷,施工人员还要注意避开风口、空气对流运动较小的地方架设。来预防输配电线路覆冰。
        2、输电线路的覆冰积雪不仅给电力及通信网络的安全可靠运行增加了障碍,而且给航空、航海、交通运输部门也带来了巨大的损失。因此,输电、通信及国家航空部门都积极致力于研究防覆冰技术。防止冰害事故发生的方法从原理上讲可分为防冰方法和除冰方法。对于输电线路,为防止其发生冰害事故,首先在设计输电线路时,分析计算一定周期内(即15年或30年)可能出现的最大覆冰荷载,从而确定线路杆塔的荷载承受能力。只有在设计阶段无法做到有效抗冰时,才考虑采用防冰和除冰技术措施。目前,国内外除冰防冰方法可分为四类,即热力除冰方法,机械除冰方法,被动防冰方法及其他防冰方法。
        2.1电流熔解法
        这种方法,主要是加大负荷电流或用短路电流来加热导线使覆冰熔解落地,达到除冰的目的。具体做法有以下3种:用改变电力网的运行方式来增大线路负荷电流;将线路与系统断开,并将线路的一端三相短路起来,另一端用特设的变压器或发电机来供给短路电流。
        当采用增大线路负荷电流来加热导线的做法时,应在覆冰开始形成的初期即加大负荷电流,作为预防措施。但是这种办法会使线路的电压降低、增大电能损耗,所以不能长期使用。当用短路法来熔化覆冰时,则应根据线路长度,导线的截面和材料,淮备好必要的设备,其容量应事先计算好,使之能够满足熔冰的要求。
        2.2机械除冰法
        机械除冰法相对需要的设备技术含量不算高,所以实践起来较为简单,但是其程度较难控制。
        最常见的机械除冰方法就是人工除冰,最简单的就是从地面向导向上投掷木棍等重物打碎覆冰,使之脱落。在线路不通电的情况下,也可以用绝缘杆来敲打,实现消除覆冰的目的;用木制套圈套在导线上,并用绳子顺着导线拉,也可消除覆冰,不失为一种简单有效地措施;或者采用滑车式除冰器来除冰。
        2.3被动法除冰
        主要是指通过外力的作用来进行除冰,如利用风能和太阳能等使冰块脱落或融化。一般情况下,被动法进行除冰的效果都不是非常理想,不可能对覆冰完全除去。但由于其所需的人力和物力较小,成本较低,因此在一定地区也被大量使用。被动法除冰虽然不能遏制覆冰的形成,但能够在一定层面上限制冰雪灾害对输电线路的影响,同时国内外学者也正对如何更加有效地利用外力除冰开展广泛而深入的研究。
        四、总结
        通常在输电线路设计阶段就应对其可能存在的覆冰采取相应的措施,对于冰灾易发区和重灾区要尽量避行,输电线路应沿着起伏不大的地形进行走线,采取有效措施避免通过湖泊和横跨风道,避免穿过水库等易产生覆冰的地带;在翻越山岭时也要注意避免出现大档距及大高差的现象,避免在转角点架设在开阔的山脊上,应严格控制转角,从而减轻覆冰的概率。若一定要穿过覆冰重灾区,则其设计档距不宜过大,采用水平排列的方式对输电线路进行排列,增大输电线路杆塔的爬电距离,对绝缘子伞裙的结构进行改善,加强日常的管理,制定相关的输电线路防覆冰应急预案,及时对输电线路及绝缘子、杆塔等进行清扫,增加输电线路的光滑度,防止其发生积雪的现象。
        参考文献:
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        [2]杨小桐.输电线路运行事故与维护[J].中国新技术新产品,2010(2):132-133.
        [3]冯雄伟.探讨对郴州输电线路冰灾的处理对策与措施[J].广东科技,2010(4):162-163.
        [4]山霞,舒乃秋.关于架空输电线除冰措施的研究[J].高电压技术,2006(4):30-32.
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