基于高壓輸電線路覆冰問題研究

何仕俊

【摘 要】高壓輸電線路一旦覆冰，就會影響線路的正常運行管理以及電力系統(tǒng)的正常供電。本文對高壓輸電線路覆冰現(xiàn)象進行了較為詳細的研究，并針對存在的問題提出相應(yīng)的解決方案。

【關(guān)鍵詞】高壓輸電線覆冰問題；分析研究；直流融冰技術(shù)

0 前言

在科學技術(shù)快速發(fā)展的今天，電力對國家綜合國力的提高有著重要的作用。但是在我國普遍存在著高壓輸電線路覆冰的現(xiàn)象，近年來，我國南方大部分地區(qū)遭受罕見的冰雪災(zāi)害，尤其是廣西境內(nèi)在高寒山區(qū)新建的風電場發(fā)生的覆冰問題，造成巨大的經(jīng)濟損失，輸電線路覆冰嚴重地威脅著國家電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行以及供電的可靠性影響人們的生活。因此對高壓輸電線路覆冰進行研究分析具有重要的意義。

1 高壓輸電線路覆冰的原因以及影響因素

1.1 高壓輸電線路覆冰的原因

高壓輸電線路會覆冰主要是因為以下原因：對影響覆冰的因素不是非常的了解，所以輸電線的走向選擇的不合理；對于像我國南方容易發(fā)生冰雪災(zāi)害的地區(qū)，由于惡劣的環(huán)境條件，輸電線路的機械性能、電氣性能以及抗冰的能力下降。

1.2 影響高壓輸電線路覆冰的主要因素

高壓輸電線路覆冰是一個物理過程，能否形成覆冰受到很多方面的因素影響。高壓輸電線路所處的地理位置，當?shù)氐沫h(huán)境、溫度以及輸電線所被懸掛的高度都會影響覆冰的形成。自然界大氣層中的水蒸汽在接觸0攝氏度以下的環(huán)境時，就會成冰，如果發(fā)生與高壓輸電線路碰撞，就會在輸電線上形成覆冰，廣西境內(nèi)在高寒山區(qū)新建的風電場發(fā)生的覆冰問題，主要就是因為這種環(huán)境氣候因素。水結(jié)冰受溫度的影響，所以，冬季相對于夏季更易使高壓輸電線路覆冰，海拔較高的地區(qū)高壓輸電線路越容易形成覆冰，且覆冰越厚。有關(guān)調(diào)查顯示，冬季覆冰大多是處于北風或西北風，所以高壓輸電線路在構(gòu)建時要盡可能的避免這種東西走向。

2 高壓輸電線路覆冰的危害

高壓輸電線路由于覆冰，會使得輸電線承受過大的壓力，一旦超過自身所能承受的最大值，就會發(fā)生輸電線路斷裂，甚至發(fā)生桿塔倒塌，在某種程度上對人們的生命造成威脅。高壓輸電線路覆冰時，形成的結(jié)冰會對輸電線產(chǎn)生一定的拉力作用，輸電線會形成一定的弧度，原有的形狀發(fā)生改變，破壞了輸電線原本的各個線之間的間距，當兩輸電線間距離小于安全距離時，會加大事故發(fā)生的概率。在建造高壓輸電線路時，電力工人會在輸電線上安裝絕緣子串，輸電線覆冰時，絕緣子串也會覆冰，會降低絕緣能力，這時一旦覆冰融化，就會使絕緣子串發(fā)生短路，進而造成接地事故。

3 防止高壓輸電線路覆冰的措施

3.1 防止高壓輸電線路覆冰的措施

為防止高壓輸電線陸覆冰，應(yīng)盡可能避免導線呈東西走向，盡可能選擇海拔較低的地區(qū)。

3.2 高壓輸電線路除冰的措施

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)對高壓輸電線路覆冰現(xiàn)象，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多種方法，并已經(jīng)將其運用到解決高壓輸電線路覆冰問題的實際工作中。相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)表明直流融冰技術(shù)與交流融冰技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的除冰方法，此外還有熱力除冰、機械除冰、被動除冰等方法。

3.2.1 交流融冰技術(shù)

由于交流融冰技術(shù)具有很多的優(yōu)點，我國在20世紀80年代就開始采用此種方法來解決高壓輸電線路覆冰的問題。交流融冰技術(shù)需要與變電站進行連接，通過變電站來提供除冰過程中所需要的電力來源。交流融冰技術(shù)是一個整體的概念，包括很多的分支，其中主要分支為交流沖擊短路融冰、零起升流融冰和負荷融冰。交流沖擊短路融冰利用輸電線系統(tǒng)提供的電源，使輸電線發(fā)生短路的方法。相對于交流沖擊短路融冰技術(shù)，零起升流融冰需要借助一定的外界能量來提供增加輸電線的電流，使輸電線路的末端發(fā)生短路，進而使覆冰融化的技術(shù)方法。負荷融冰即是增加覆冰輸電線的負荷電流，當負荷電流達到一定的程度時會使覆冰融化的技術(shù)方法，減輕輸電線的覆冰載荷。上述3種方法是交流融冰技術(shù)中使用較為廣泛的方法。

3.2.2 直流融冰技術(shù)

作為當前公認的，解決高壓輸電線路覆冰問題的最有效，最安全的方法，直流融冰技術(shù)主要是利用較低的電壓來支持已經(jīng)覆冰的輸電線融化覆冰所需的電流。直流融冰技術(shù)一般是通過電力系統(tǒng)提供所需的電量，經(jīng)過一系列的整流變壓裝置進行融冰的過程。與其他各種融冰技術(shù)相比，直流融冰技術(shù)有很多的優(yōu)點：融冰所需的電壓與電流可以被電力系統(tǒng)直接調(diào)節(jié)，其輸出的融冰電流會依據(jù)具體的輸電線的直徑以及長度情況而定；直流融冰技術(shù)操作較為簡單，需要的相關(guān)部件較少，并且對于輸電線系統(tǒng)的影響較小。

4 現(xiàn)有的融冰技術(shù)存在的問題及改進工作

4.1 現(xiàn)有融冰技術(shù)存在的問題

雖然已有諸多的融冰技術(shù)已被應(yīng)用到實際中，但不可否認，國內(nèi)外研究和應(yīng)用的防冰除冰技術(shù)效果并不是很理想，在實施的過程中沒有辦法做到從根本上解決高壓輸電線路覆冰問題，這些方法目前還有待優(yōu)化改進。方法與技術(shù)技術(shù)不成熟、操作困難、成本較高是目前融冰除冰方法中存在的主要問題。交流融冰技術(shù)雖然可以融冰，但是也存在一些不足：隨著科學技術(shù)對電力的更高要求，國家的高壓輸電線路系統(tǒng)變得越來越復雜，而交流融冰技術(shù)在電流以及電容量上根本無法滿足500kV以上等級輸電線路的要求；交流融冰技術(shù)在實際的操作過程中，更加復雜、麻煩；該系統(tǒng)效率較低，如果發(fā)生較大面積的全網(wǎng)線路覆冰現(xiàn)象，很難快速完成除冰；融冰刀閘易受覆冰影響，活動受到限制，不能正常操作，影響融冰的進程。直流融冰技術(shù)雖然應(yīng)用較為廣泛，但也尚存在一些問題：由于工原理、性質(zhì)的要求，直流融冰技術(shù)對設(shè)備與技術(shù)的要求較高，系統(tǒng)較為復雜，存在電量損失，耗電量多于其他的融冰方法，相比于其他的方法需要的資金投入更大。

4.2 提高融冰效果的改進工作

雖然國內(nèi)外已經(jīng)研究出很多的解決高壓輸電線路覆冰問題的措施，但從實施的效果來看，仍舊需要國家的有關(guān)部門作一些改進的工作：要加強對高壓輸電線路覆冰的成因與機理進行深入的研究，完善覆冰監(jiān)測系統(tǒng)，實時對高壓輸電線路進行監(jiān)測；利用計算機技術(shù)全面的收集、記錄觀測的覆冰數(shù)據(jù)，建立詳細的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；在已有的各種防止高壓輸電線路覆冰方法的基礎(chǔ)上，要結(jié)合科學技術(shù)，不斷研究新的技術(shù)，比如機器人除冰。架空線路絕緣化也是改造融冰技術(shù)的一個較好的方法。架空地線絕緣化改造相對較為簡單容易，但是改造的過程中，會對輸電線系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，輸電線可能會發(fā)生斷裂與短路，在改造的過程中要充分考慮會發(fā)生的意外情況。在進行高壓輸電線路架空線路的絕緣化改造時，相關(guān)人員要注意自身的人身安全，做好相應(yīng)的應(yīng)對措施。由于架空線路絕緣化改造會對雷的反擊產(chǎn)生一定的影響，所以在進行架空地線絕緣化改造的時候，也要注意進行防雷害的改造。

5 總結(jié)

高壓輸電線覆冰問題，是全世界都要面對的共同的難題。雖然目前已經(jīng)有很多的除冰技術(shù)，并且取得了一定程度上的進步，但仍舊存在一些不足，需要完善。各國在解決高壓輸電線路覆冰這一問題時，要根據(jù)本國的輸電線的具體情況處理，要完善已有的搶修與治理體系，保證輸電線路可以長期安全穩(wěn)定的運行，更好地為人民服務(wù)。

【參考文獻】

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[責任編輯：湯靜]