輸配電線路快捷除冰裝置研制

韓翔宇，李 婷，李 博，李建國

(1.烏蘭察布供電公司，內蒙古 烏蘭察布 012000;2.阿拉善供電公司，內蒙古 阿拉善左旗 750306；3.內蒙古蒙高電力發(fā)展有限公司，內蒙古 呼和浩特 010080)

輸電線路覆冰是指在0 ℃左右時，發(fā)生雨雪交加，輸電線路被雪凇覆蓋，所形成的災害事件。輸電線路覆冰導致機械荷載增大，導線、地線、絕緣子串和桿塔等所承受的冰重以及覆冰舞動等，容易造成導線、地線斷線或倒塔事件發(fā)生。輸電線路覆冰形成條件及性質可分為5種類型：雨凇覆冰、混合凇、軟霧凇、白霜、雪。其中，白霜與雪會使絕緣子串短接，造成線路跳閘，對線路設備損傷造成的危害較小；雨淞、混合淞覆蓋在輸電線路表面，通常會使導線、地線、絕緣子串掛點、鐵塔及金具等承受覆冰外力，此時導線、地線受到風力會成倍增加懸掛點支撐力，超過設計值，最終導致倒塌、斷線事件發(fā)生。另外，輸電線路如遇覆冰舞動時，輸電線路懸掛點的承載力瞬間增大數(shù)倍，遠遠超過設計值，會使線路金具斷裂或鐵塔彎曲變形，甚至倒塔現(xiàn)象發(fā)生。

1 輸電線路覆冰通常采取措施

1.1 建設時設計措施

為避免或減少覆冰引起的事故，在覆冰區(qū)域較為嚴重的地區(qū)建設輸電線路時，應采取如下技術對策：①在建設初期，選擇線路路徑時，應盡可能避開明顯的容易形成覆冰的地段或塔位；②如無法避開覆冰區(qū)域，盡可能采用小檔距設計，減少導線、地線與桿塔的承載；③提高線路設計的安全標準，增強抗冰能力；④考慮運行中采用大電流融冰；⑤采用防覆冰導線、地線等裝置。

1.2 運行中輸電線路防覆冰措施

①在重覆冰區(qū)，對于檔距較大的塔段，進行增加桿塔改造；②將懸垂絕緣子串改為雙串，減少導線掉線事件發(fā)生；③導線覆冰落地后人工進行除冰工作；④利用竿式抖動導線、地線進行除冰工作；⑤利用繩索過滑輪進行除冰；⑥變電站直流融冰技術，將變電站線路側斷開，一端短接，另一端通直流，以導線發(fā)熱的方式進行融冰。

其中：大電流融冰僅適合于電壓較低的小導線線路；對于大容量、大導線的超高壓線路，融冰需要很大功率，難以實現(xiàn)。防冰導線和其他防冰裝置還缺少成熟的應用經(jīng)驗。因此，對于路徑難以避開重冰區(qū)的線路，主要還是采取提高設計標準增強抗冰能力的措施。但大幅度提高設計安全標準將使線路造價急劇上升，而且在勘察設計時要準確預計沿線可能出現(xiàn)的最大覆冰厚度往往是很難的。因此，既要保證安全也要合理控制工程造價是重冰線路的重要研究課題。

圖1 導線落地人工除冰

2 傳統(tǒng)導線、地線除冰方式存在的問題

線路停電后，人工除冰，使用木質或橡膠等材質工具進行敲打，工作人員處于高空區(qū)域，危險性較大，容易造成人身傷亡事件發(fā)生。

如圖2所示，采用竿式地面敲打覆冰，人員勞動強度極高，竿梢力度較小，除冰效果一般，而且竿子必須有足夠高度，對于110 kV及以上塔位較高線路無法進行。

圖2 竹竿除冰

利用懸掛繩索除冰，容易造成繩索勾掛而難以退出繩索現(xiàn)象；經(jīng)過多次繩索試驗過程中，繩索除冰1-2檔后斷裂。

變電站直流融冰技術是一項新技術，但因其造價較高，又因經(jīng)過直流融冰后的導線經(jīng)過短路電流極易老化、斷股發(fā)生，而且變電站內部操作繁瑣。在我國南方地區(qū)云南、貴州等地均有采納。

3 輸電線路導線、地線除冰裝置的研制

3.1 除冰裝置基本原理

如圖3所示，除冰裝置基本原理是導線滑輪正下方裝設有壓冰轉子，壓冰轉子的背面同軸處裝設牽引滑輪。地面電工利用牽引繩上下運動可使壓冰轉子不停地旋轉，轉子裝設刀片，與導線間隔為2 mm～3 mm，從而將導線冰柱擠壓破裂掉落地面，達到除冰效果。

①上固定桿；②滑輪擋片；③導線滑輪；④導線；⑤合頁；⑥牽引滑輪；⑦壓冰轉子；⑧下固定桿；⑨牽引繩

3.2 制作基本要求

3.2.1 壓冰轉子位置確定。如圖4所示，壓冰轉子上裝有一定弧度的刀片，安置時位置應于導線最近處為2 mm～3 mm為宜，從而達到不傷擊導線，如遇覆冰厚度低于2 mm～3 mm時也無須除冰。

圖4 壓冰轉子與導線間隙確定

3.2.2 安裝合頁的作用。安裝除冰裝置前，將合頁處擋板打開，進入導線位置后，合上擋板，并將固定板鎖住。

3.2.3 滑輪軸承要求?；嗇S承采用普通耐用即可，使用前軸承應敷設潤滑油。

3.2.4 導線滑輪要求。制作中，選擇導線滑輪時應盡可能比導線直徑大，按導線覆冰厚度15 mm設計，這樣有利于滑輪在覆冰的導線上通行。在人工地面牽引時先將滑輪順線路導線方向滑動，當覆冰下落時，無須再使用上下牽引繩而帶動壓冰轉子進行除冰；如覆冰牢固時使用上下牽引繩帶動壓冰轉子進行除冰。

3.2.5 牽引滑輪要求。牽引滑輪主要用于人工地面繩索抽拉帶動壓冰轉子轉動，是除冰的主要元件，此滑輪制造時盡可能表面采用防滑設計，例如采用硅膠、橡膠等防滑涂層，使牽引繩與滑輪產生一定的摩擦力，更好地帶動壓冰轉子正常運轉。

4 應用過程

4.1 懸掛除冰裝置

塔上電工攜帶導線、地線除冰裝置及牽引繩登塔至懸掛點，將除冰裝置合頁打開，掛至導線或地線上，閉鎖合頁。

4.2 間隙調整

塔上電工調節(jié)壓冰轉子螺栓與導線或地線間隙2 mm～3 mm，鎖緊調節(jié)螺栓。

4.3 地面電工配合試拉

地面電工牽引繩試拉，塔上電工觀察合適無誤，未傷及導線或地線后，地面電工開始來回抽拉裝置，并沿導線下方前進。

4.4 除冰過程

整檔線除冰完成后，地面電工拉牽引繩返回，再次將未清除覆冰清理。

4.5 拆除除冰裝置

裝置位移至掛點處，塔上電工將裝置合頁閉鎖打開，取下除冰裝置攜帶下塔。

5 結束語

輸電線路導線、地線除冰工作非常艱苦，因覆冰后導線或地線載重量增大，高空作業(yè)人員不能進入導線側，所以采用滑輪式除冰。此除冰裝置研制上可能存在缺陷，再加上機械結構性設計，語言表達無法達到預期效果。未來除冰工作時應及時發(fā)現(xiàn)問題進行不斷改進，或增加電動傳動功能，會使效果大大增強。