高压输电线路除冰技术探究

高压输电线路除冰技术探究

发表时间：2017-09-08T15:10:21.927Z 来源：《知识－力量》2017年8月上作者：杨世挺

[导读] 我国也是针对线路覆冰这一问题采用了诸多种类的线路除冰技术。本文通过对高压输电线路覆冰的危害、高压线路除冰技术研究现状与除冰技术的种类进行了详尽的分析，力图为我国的电力工作人员提供专业的除冰技术知识。

杨世挺

（国网菏泽供电公司，山东菏泽 274000）

【摘要】自2008年以来，我国的高压输电线路覆冰现象出现频率越来越高，而南方如湖南、湖北、江西等基本上往年冬季温度在零上的省份也出现了暴雪导致的线路覆冰现象。对此，我国也是针对线路覆冰这一问题采用了诸多种类的线路除冰技术。本文通过对高压输电线路覆冰的危害、高压线路除冰技术研究现状与除冰技术的种类进行了详尽的分析，力图为我国的电力工作人员提供专业的除冰技术知识。关键词：高压；输电线路；除冰技术；探究

引言

电是人们生活中必不可少的一种能源，而为了使居住在聚落里的人们获得随时可使用的电能资源，我国建立了复杂遍布全国各地的电力输送网络。而这些网络绝大部分承担着发电站到电网的输送任务，这也就使得大部分输送电路都暴露在自然环境中而非聚落中，使其缺乏维护。输电线路的维护问题一直受到我国电力部门和有关学者的关注，其线路覆冰所发生的具体现象如线路受损、杆塔倒塌、电线不稳等等也是十分复杂。而往往居住在淮河以南的人们甚至是电力工作人员对线路覆冰没有一个明确的认识，这里就需要首先对线路覆冰进行分析。

1.输电线路覆冰概况

据不完全统计，自上世纪中期以来，我国输电线路遭受不同程度的覆冰灾害多达上千次[1]。我国对输电线路覆冰的研究始于20世纪50年代，我国最早有记录的输电线路冰害事故出现在1954年[2]。近七十年来，南方发生高压线路覆冰现象越来越频繁。2008年1月～2008年2月，我国南方大部分地区遭遇罕见冰雪灾害。其中湖南电网受灾晟为严重，根据冰冻发生范围、冰冻持续时间、冰冻强度等指标综合评价，此次灾害损失己达到特大型气象灾害标准，其综合强度指数已超过1954年，为建国以来湖南省最强的雨雪冰冻天气，属于“50年一遇”冰灾。

1.1线路覆冰所造成的主要危害

高压输电线路覆冰所造成的危害大致可以分为三个方面：

（1）过荷载：由于覆冰厚度超过导线本身的设计抗冰厚度，使导线覆冰后因其质量、风压面积的增加而引发的事故。这种事故造成金具损坏、导线断股、杆塔损折、绝缘子串翻转、撞裂等机械事故；也可能使弧垂增大，造成闪络和烧伤、烧断导线的电气事故。

（2）同期脱冰或不均匀覆冰事故：相邻档导线不均匀覆冰或不同期脱冰会产生张力差，使导线、地线在线夹内滑动，严重时将使导线外层铝股在线夹出口处全部断裂，钢芯抽动。

（3）绝缘子串冰闪事故：绝缘子覆冰或被冰凌桥结后，绝缘强度下降，泄露距离缩短，融冰时，绝缘子的局部表面电阻增加，形成闪络事故，闪络发展过程中持续电弧烧伤绝缘子，引起绝缘子绝缘强度降低。

2.我国现今使用的各类除冰技术

输电线路覆冰，会严重影响电网的运行，从而给社会经济造成巨大的损失。因此，欧美等老牌工业国家及我国等诸多其他国家都对覆冰线路的除冰技术进行了深入的研究和应用，诸多方法已经被应用在广大的世界各地电网。我国的除冰技术基本上是融冰的方法，根据融冰原理的异同，可以把常见的融冰方法大致分为三类，即热力融冰法、机械除冰法和自然脱冰法。

2.1机械除冰法

机械除冰法的技术原理就是通过机械外力来使冰产生内外应力从而产生结构上的崩坏从而从输电线路上脱落。常见的机械除冰法有滑轮铲刮、强力振动和“ad hoc”方法。这里的“ad hoc”法，是由线路操作人员在现场处理，包括敲打、撞击等，方法千变万化，当线路停电，可以触及到冰时，可采用手工除冰；在线路带电时，应用与线路电压等级相符的绝缘棒敲打[3]。这些方法中唯一可行的机械除冰法是滑轮除冰法，已使用五十多年。然而，机械除冰法容易造成线路损坏，所以应用较少。

2.2热力融冰法

常见的热力融冰法有带负荷融冰、短路电流法、电阻丝伴随加热法、铁磁线法。在上述四种方法中，前两种方法的融冰原理是利用焦耳效应来融化冰雪，湖南就曾经使用过短路电流融冰法进行除冰。俄罗斯大力对加热融冰与无功静补的双用途可控硅整流装置。靠电阻性伴线或铁磁线中有交流电产生的边际电流进行的间接加热，目前应用较多的是低居里铁磁材料，这种材料在温度小于0℃时，磁滞损耗发热即可融冰；当温度大于0℃时，不需要融冰，损耗很小。

2.3自然脱冰法

自然脱冰法如表面意思一样，是不需要人为或外力因素来除冰的方法。自然脱冰法的分支应用有平衡重量、可动线夹、除冰环、风力脱冰、憎水行涂料。前三种方法简单易行，但是通过自然因素除冰具有一定的偶然性，所以并不能保证能够完全除冰。刷涂吸热涂料利用太阳能除冰只在有足够辐射时才有效，但它难于应用到高压线上，因为在夏天它会增加导线的温度；在导线表面涂憎水性材料以达到防冰目的己引起广泛兴趣，憎水性涂料虽有好的憎水性能，但对覆冰的影响并不明显，然而它可以降低冰与导线表面之间的粘附力。

2.4高频高压融冰法

高频高压融冰法是一种新型的除冰方法。一般认为，电阻率超过10Ω/cm的物质便归于电介质。电介质的带电粒子是被原子、分子的内力或分子间的力紧密束缚着，因此这些粒子的电荷为束缚电荷。在外电场作用下，这些电荷也只能在微观范围内移动，产生极化，而不能象导体中的自由电子那样脱离所属的原子作宏观的移动。

本文所研究的覆冰，是一种晶体结构的物质。在通常情况下，冰的晶体分子呈现出六角形，其中的电荷因为晶体内部的分子力被紧密束缚。所以，冰的介质损耗是很小以致可以忽略不计的。覆冰的输电线路的冰雪，在输电频率达到8KHz时，冰的晶体就有了足够大损耗使得可以产生明显的热量，而频率的增大频率又使电压损耗降低，使得可以在生活中应用高频高压融冰法，最佳工作频率在100KHz左右。