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0C时，不需要熔冰．损耗很小。这种方法除冰的效果较明显，低居里热敏防冰套筒和低居里磁热线已投入工程实用。采用人力和动力绕线机除冰能耗成本较高。

机械除冰方法最早采用有“ad hoe”法、滑轮铲刮法和强力振动法，其中滑轮铲刮法较为实用，它耗能小，价格低廉，但操作困难，安全性能亦需完善。采用电磁力或电脉冲使导线产生强烈的而又在控制范围内振动来除冰，对雾淞有一定效果，对雨淞效果有限，除冰效果不佳。

被动除冰方法在导线上安装阻雪环、平衡锤等装置可使导线上的覆冰堆积到一定程度时，由风或其它自然力的作用自行脱落。该法简单易行，但可能因不均匀或不同期脱冰产生的导线跳跃的线路事故。

除上述方法外，电子冻结、电晕放电和碰撞前颗粒冻结、加热等方法也正在国内外研究。总之，目前除防冰技术普遍能耗大、安全性低，尚无安全、有效、简单的方法。

1、热力融冰

（1）三相短路融冰是指将线路的一端三相短路，另一端供给融冰电源，用较低电压提供较大短电路电流加热导线的方法

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。

魁北克省曾于1998年冬天遭受冰暴袭击．由于覆冰的压力，导致数百公里的高压输电线和数千个输电铁塔倒塌，数百万居民失去电力供应。AREVA的HVDCiceTM将会在输电线路产生7200 A的直流电，从而升高输电线的温度，使冰雪融化并滑落。当不用于防冰情况时，AREVA的全新技术HVDCiceTM系统也可以作为静态无功补偿(svc)使用，它将提高输电网络的电能质量。

2、机械除冰

滑轮铲刮技术是一种由地面操作人员拉动可在线路上行走的滑轮铲除导线上覆冰的方法， 这种方法是目前唯一可行的输电线路除冰的机械方法。通过外部振动器使冻结输电线路导线和拉线振动的豫冰技术由于要求外加振动源并且振动加速线缆疲劳因而难以在实际工程中采用。

电磁力除冰

加拿大IREQ高压实验室提出了一种新颖的基于电磁力的方法为覆冰严重的315 kV双分裂超高压线路除冰，即将输电线路在额定电压下短路，短路电流产生适当的电磁力使导体互相撞击而使覆冰脱落E 为了降低短路电流幅值和提高效率，尽可能使合闸角接近零度，并采用适当的重合措施激发导体的固有振荡，增加其运动幅度。电磁力与电流的平方成正比，与导体的间距、幅值分别为10 kA和12 kA的短路电流可以有效的为315 kV双分裂导线除冰。三相短路引起的电压降落超过了系统可接受的程度，而单相短路引起的电压降落幅度相对较小。虽然短路电流对电力系统是不利的，但在严重冰灾的紧急情况下，可以在315 kV系统应用本方法。

用高频高压激励除冰

Charles R S等提出了用8,---~200 kHz的高频激励融冰的

方法。机理是高频时冰是一种有损耗电介质，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，造成电阻损耗发热。试验表明33 kV、100 kHz的电压可以为1 000 km 的线路有效融冰。在输电线路上施加高频电源将产生驻波，冰的介质损耗热效应和集肤效应引起的电阻热效应都是不均匀的，电压波腹处介质损耗热效应最强，电流波腹处由集肤效应引起的发热最强，如果使它们以互补的方式出现，且大小比例适当，在整个线路的合成热效应将是均匀的。两个热效应的比值受导体类型，几何结构和覆冰厚度等诸多因素的影响。

当频率为12 kHz时，由介质损耗特性就能产生足够的热能，随着频率的增加，产生足够损耗所需的电压下降，较好的运行频率范围是20"--150 kHz，但由于高频电磁波干扰，在很多国家受限制。在可能发生大面积停电事故的紧急状况下，融冰可能比电磁干扰重要，否则可以使用不在管制范围内的较低的频率，如8 kHz，但此时介质损耗和集肤效应很难取得平衡，可以通过移动电源激励点而使驻波移动的方法来改善。由于不能直接在地线上施加高压激励，且地线直径较小使两种热效应都加强，可以利用在相线中施加激励时地线中产生的感应电流和感应电场融冰。覆冰较薄的地方的电晕放电会削弱高频波的传播，阻止功率到达和有效的融解覆冰较厚区域的冰，可以通过调制电压波形或增加频率解决该问题。

电脉冲除冰

Robert I E试图将成功应用于飞机除冰的电脉冲除冰法(EIDI)移植到电力线除冰领域。该方法通过给整流器施加触发脉冲，使电容器通过线圈放电激发电脉冲而除冰。在硅控整流器触发信号的控制下高压电容器通过铜制线圈放电，产生快速交变磁场，在靠近线圈的极板上感应出涡流，极板是以某种方式与被