架空輸電線路覆冰的危害及應(yīng)對(duì)措施

潘長(zhǎng)安

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長(zhǎng)，對(duì)電力資源的需求越來(lái)越高。為了確保電力供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性，相關(guān)電力部門(mén)和企業(yè)采取了很多行之有效的方法。近年來(lái)，架空輸電線路覆冰問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)了巨大的影響。本文將結(jié)單介紹架空輸電線路覆冰造成的原因和危害，分析相對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，為相關(guān)工作者提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路；覆冰危害；應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：TM752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）32-0093-02

1 引 言

在架空輸電線路運(yùn)行過(guò)程中，一旦發(fā)生覆冰問(wèn)題，將嚴(yán)重影響其安全運(yùn)行。尤其是我國(guó)的湖南、江西等山區(qū)較多的省份，空氣濕度相對(duì)較大，很容易發(fā)生架空輸電線路覆冰問(wèn)題，給輸電線路、桿塔等供電設(shè)備造成了嚴(yán)重的損壞，引發(fā)斷線、倒塌等問(wèn)題，導(dǎo)致大面積停電事故的發(fā)生。因此，研究分析架空輸電線路覆冰的危害及應(yīng)對(duì)措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 架空線路覆冰的成因與對(duì)電網(wǎng)的影響

2.1 架空線路覆冰的成因

導(dǎo)致架空輸電線路出現(xiàn)覆冰問(wèn)題的原因有很多，例如氣象因素、地理環(huán)境因素、架空輸電線路的懸掛高度、直徑大小以及當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速等。一般情況下，覆冰問(wèn)題主要是由于線路所在區(qū)域的環(huán)境溫度、空氣濕度以及風(fēng)向風(fēng)速等條件綜合導(dǎo)致產(chǎn)生的。在我國(guó)冬天，很多地方都會(huì)出現(xiàn)架空線路覆冰問(wèn)題，不同地區(qū)不同氣候條件下，架空輸電線路出現(xiàn)的覆冰類型也不盡相同：

（1）雨?。褐饕怯捎谟晁鞖庀拢瑲鉁伢E降形成的覆冰現(xiàn)象。雖然在我國(guó)各地都會(huì)出現(xiàn)雨凇覆冰問(wèn)題，但是在中緯度地區(qū)，該種類型的覆冰較常出現(xiàn)。

（2）霧?。褐饕l(fā)生在較為濕潤(rùn)，且處于高山區(qū)域的冬季，例如我國(guó)的長(zhǎng)白山天氣區(qū)域，導(dǎo)致架空輸電線路出現(xiàn)覆冰的天數(shù)可達(dá)180d左右。尤其是冬季，每個(gè)月2/3的時(shí)間都有可能出現(xiàn)霧凇現(xiàn)象。

（3）混合?。核^混合凇，是指雨凇和霧凇交替形成的覆冰問(wèn)題，一般如果地區(qū)短時(shí)間內(nèi)溫度下降較快，且風(fēng)速較大，很容易出現(xiàn)混合凇類型的覆冰。

（4）濕雪：常見(jiàn)于我國(guó)的平原地區(qū)或者無(wú)風(fēng)的低地地區(qū)，冬季發(fā)生雨雪天氣時(shí)，導(dǎo)致架空輸電線路出現(xiàn)濕雪覆冰現(xiàn)象。

2.2 輸電線路覆冰危害

（1）導(dǎo)致過(guò)負(fù)載故障：當(dāng)架空輸電線路出現(xiàn)覆冰問(wèn)題時(shí)，隨著覆冰量的增加，勢(shì)必導(dǎo)致線路受到風(fēng)作用力的程度不斷增大。一方面如果相關(guān)設(shè)備的覆冰情況超過(guò)了其抗冰能力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)導(dǎo)線斷裂、桿塔倒塌、絕緣子串翻轉(zhuǎn)等問(wèn)題，給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成不利的影響；另外一方面由于覆冰或者脫冰過(guò)程中，出現(xiàn)受力不均勻的問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致金具產(chǎn)生損害，導(dǎo)致導(dǎo)地線出現(xiàn)移位，甚至引發(fā)桿塔破壞等問(wèn)題。

此外，受到覆冰后，導(dǎo)線承受的風(fēng)作用力增大的影響，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生覆冰的架空輸電線路出現(xiàn)低頻率的舞動(dòng)。如果線路表面的覆冰相對(duì)均勻，相對(duì)在穩(wěn)定風(fēng)力的作用下，線路本身振動(dòng)幅度較小，可以有效的對(duì)其進(jìn)行控制，一定程度上降低了對(duì)輸電線路正常運(yùn)行的影響。但是一旦線路表面的覆冰出現(xiàn)不均勻問(wèn)題，相應(yīng)線路所受到的風(fēng)作用力也不盡相同，輸電線路的振動(dòng)將呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，振幅甚至可能超過(guò)10m以上。不僅會(huì)導(dǎo)致輸電線路疲勞受損，而且很容易引發(fā)線路斷路、短路以及桿塔槍械倒塌等嚴(yán)重安全事故。

（2）導(dǎo)致電氣放電故障：在絕緣子中，有單雙串兩種結(jié)構(gòu)，這其中相對(duì)而言，雙串絕緣子出現(xiàn)冰閃的可能性較高。究其原因主要是在覆冰過(guò)程中，雙串絕緣子的電廠分布會(huì)相互干擾，產(chǎn)生畸變，從而導(dǎo)致最低閃絡(luò)電壓降低。具體上來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致絕緣子串出現(xiàn)閃絡(luò)的原因如下：

①當(dāng)覆冰發(fā)生時(shí)，會(huì)增大絕緣子串的泄露電流，如果超過(guò)一定數(shù)值（180mA），就可以出現(xiàn)局部弧光放電的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)可以發(fā)展為閃絡(luò)。

②由于覆冰問(wèn)題的發(fā)生，架空輸電線路的絕緣子串周?chē)碾妷簩⒊尸F(xiàn)出不均勻的現(xiàn)象。一旦覆冰周?chē)霈F(xiàn)潮濕或者融化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電壓相對(duì)較高的區(qū)域出現(xiàn)弧光。隨著泄露電流的加大，這種弧光逐步發(fā)展，最終會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)等問(wèn)題。嚴(yán)重情況下，還會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)地線出現(xiàn)移動(dòng)、線路跳躍等現(xiàn)象，引發(fā)電氣擊穿放電等嚴(yán)重安全故障。

3 架空線路覆冰的監(jiān)測(cè)

由于架空輸電線路出現(xiàn)覆冰時(shí)，會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成巨大的影響。因此應(yīng)采取有效的技術(shù)手段對(duì)架空線路的覆冰情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這樣就可以幫助相關(guān)管理人員，快速的發(fā)現(xiàn)架空輸電線路覆冰問(wèn)題，并采取有效的除冰方式解決問(wèn)題，避免給電力系統(tǒng)造成巨大的損失。

3.1 在線監(jiān)測(cè)法

在線監(jiān)測(cè)法在現(xiàn)階段架空輸電線路中的應(yīng)用較為廣泛。很多國(guó)家都對(duì)架空輸電線路安裝了成套的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)在線監(jiān)測(cè)法的用途不同，可以將其分為在線理論模型分析、覆冰監(jiān)測(cè)以及融冰控制三種類別。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用，首先可以有效的對(duì)氣象學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證模擬，并對(duì)架空輸電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，其次會(huì)將采集到的信息發(fā)送給相關(guān)管理和檢修人員，最后還能實(shí)現(xiàn)對(duì)覆冰融化過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制，分析除冰的效果。

3.2 稱重法

由于架空輸電線路發(fā)生覆冰時(shí)，線路的重量會(huì)因?yàn)楸脑黾佣黾?，所以桿塔會(huì)出現(xiàn)一定程度的傾斜。通過(guò)對(duì)這種傾斜大小以及相應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以對(duì)導(dǎo)線覆冰后的重量增加情況進(jìn)行模擬預(yù)估，進(jìn)而推斷出架空輸電線路的覆冰厚度。該種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作相對(duì)簡(jiǎn)單，可靠性較高，但是很容易受到外界環(huán)境的影響，不利于長(zhǎng)期的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 導(dǎo)線傾角法

所謂導(dǎo)線傾角法，就是利用傳感器對(duì)線路的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量對(duì)比。讓架空輸電線路出現(xiàn)覆冰問(wèn)題時(shí)，導(dǎo)線的傾角和弧垂等參數(shù)就會(huì)發(fā)生變化，再結(jié)合線路實(shí)地的氣象數(shù)據(jù)，就可以利用科學(xué)的計(jì)算方式，對(duì)導(dǎo)線的覆冰情況進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而推斷出可能導(dǎo)致的危害。

4 架空輸電線路覆冰的除冰措施

4.1 機(jī)械除冰

所謂機(jī)械除冰，就是采用機(jī)械設(shè)備或者人工進(jìn)行除冰的方式，常采用的工具有滾筒、機(jī)器人以及沖擊波等。機(jī)械除冰的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，且能量消耗較低，但是缺點(diǎn)是除冰效率較低，且很容易受到架空輸電線路地形的影響，尤其是一些山林區(qū)域很難采用該方法進(jìn)行除冰，無(wú)法大面積的使用。

4.2 短路與熱力除冰法

現(xiàn)階段，在電力行業(yè)應(yīng)用最廣泛且做有效的除冰方式是短路除冰法以及熱力除冰法。前者利用了導(dǎo)線所產(chǎn)生電磁力出現(xiàn)撞擊從而實(shí)現(xiàn)了除冰的目的；后者則是利用焦耳效應(yīng)的原理，達(dá)到除冰的效果。

（1）短路融冰法：通過(guò)一端供電，使得另一端短路，這樣會(huì)導(dǎo)致線路中的短路電流增大，進(jìn)而產(chǎn)生電磁力。在電磁力的作用下，架空輸電線路的電線會(huì)出現(xiàn)相互撞擊的現(xiàn)象，從而使得覆冰脫落。在應(yīng)用該除冰方式時(shí)，一般會(huì)增加一些輔助設(shè)備，例如開(kāi)關(guān)設(shè)備（實(shí)現(xiàn)短路目的）。

（2）交流融冰法：當(dāng)導(dǎo)線中電流流過(guò)時(shí)，電線會(huì)產(chǎn)生一定的熱量。利用這種原理不僅可以實(shí)現(xiàn)融冰的目的，而且還減少成本的支出。一般對(duì)于長(zhǎng)距離的架空輸電線路，為了避免覆冰對(duì)線路產(chǎn)生的危害，都會(huì)給線路提供滿足一定要求的融冰電壓，確保覆冰發(fā)生時(shí)，可以在導(dǎo)線中產(chǎn)生可以融化覆冰的電流。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，覆冰問(wèn)題的出現(xiàn)，可能會(huì)給架空輸電線路帶來(lái)巨大的危害，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)绊懻麄€(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，很多新技術(shù)都應(yīng)用到解決架空線路覆冰問(wèn)題當(dāng)中，有效的避免了線路出現(xiàn)覆冰的問(wèn)題，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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收稿日期：2018-9-25