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超高压输电线路直流融冰技术发展研究


技术与市场 第 20 卷第 1 期 2013 年

技 术研 发

超高压输电线路直流融冰技术发展研究
张 毅
615000) ( 四川省电力公司检修公司 西昌检修分部, 四川 西昌

摘 要: 近年来我国多地遭受严重雨雪 冰冻灾 害, 造 成输电 线路结 冰、 杆倒塌, 给 国民正 常生 产、 电

生活造 成了 巨大影 响, 同时还有巨大的经济损失甚至人员伤亡。文章探讨了我 国现在正 使用的高压 输电线 路融冰技 术, 并对未 来融冰技 术的发展提出相关建议。 关键词: 高压; 输电; 直流融冰; 技术; 智能化 doi: 10. 3969 j. issn. 1006- 8554. 2013. 01. 036 输电线路结冰的原因 输电线路结冰会给国民生产带来 巨大影 响和损 失。我们 先来了解高 压输电 线路 为什么 会结 冰。一般 而言, 输 电 线路 在送电过程中自身 就会散 发出 一定的 热量, 落 在电路 上 的积 雪应该会自动消融才对。线路为什么 会结冰? 首 先输电 线路 为了减小在送电过 程中的 电能 损耗, 都会 采用 电阻比 较 小的 材料, 这就使得电路 自身 发热有 限。一段 截面 积为0. 3 cm 2 电 线的放热量相当于一台5 W的电炉每 小时的放热 量, 加 上冬季 空气温度很低, 电路散发的热量 将很快散发 到空气 当中, 因此 线路就有可能被积雪覆盖结冰。其次, 南方 天气比 较湿润, 常 常伴随雨夹雪, 所 以输电 线路 结冰 情况在 南方 比温度 更 低的 北方还要严重。 2 输电线路结冰的不良影响 严重的结冰不 仅会 极大 影响输 电线 路的 性能, 同 时 还可 能造成严重灾害。不良影响主要有以下 4 种: 1) 过负载。当导线结冰超过 设计所能 承受的 最大抗 冰厚 度时, 由于导线质量增加, 受风面积增大都会引起电路过载。 2) 结冰导线舞 动。当 导线 发生 非对 称结 冰时, 线 路 会因 为所受风力大小的不同而发生舞动, 若舞动 持续时 间长、 幅度 大就会对电路造成损坏。轻则引起导 线、 具、 塔和相 关部 金 杆 件的损坏, 重则可 能导致 停电 跳闸 甚至输 电线 路断裂 和 杆塔 倾覆。 3) 绝缘子冰闪。绝缘子在大 量覆冰的 情况下 会导致 绝缘 强度降低, 泄露距离缩短。同时融 冰过程当 中, 一 些电解 质杂 质会伴随溶解, 使得融冰水的导 电性能提升, 引起 绝缘子 串电 压分布及单片绝缘子表面电 压分布 的畸变, 从而 降低了 覆冰 绝缘子串的闪络电压。融冰 时期通 常伴有 的大雾, 使大 气中 的污秽微粒进一步增加融化冰水的导电率, 形成冰闪。 4) 不均匀结冰或不同时期 脱冰。输电 线不均 匀结冰 或不 同时期脱冰会在两 段线路 之间 产生张 力差, 减 弱杆塔 承 受张 力的能力, 悬垂绝 缘子 偏移很 大, 碰撞横 担, 造成 绝缘 子 损坏 或破裂; 也有可能 是横 担转动, 导 致导线 与拉 线 的碰 撞, 烧伤 或烧毁拉线, 导致杆 塔在失去 拉线后失去 支撑而倒 塌。同时, 不同时期脱冰还会使横担折断或者向上翘起, 地线支架被破坏。 3 融冰技术发展的重要性 输电线路的结冰可能会导致电路 短路、 系统跳 闸、 路冰 电 闪、 系统过载甚至 杆塔 倾覆等 严重 灾害, 造成 大 面积 停电, 严 重影响国民的正常生活、 生产 秩序, 造 成严重 的经济 损失。所 以, 融冰设备的正 常运行 以及 融冰 技术的发展研究, 对于维持 国民正常生产、 生活以及保证经济发展等具有十分重大的意义。 4 直流融冰技术简介 直流融 冰技术是指 在输 电线路 出现 严重 的 结冰 现象 时, 将结冰线路与主网断开, 并且在 线路末端短 接, 同 时在线 路的 输入端输入 直流电 源, 使之 形成一 条回 路。通过 较大 电 流时 会使导线产生较大的热量, 从而 使导线上面 的冰层 融化脱 落, 减轻电路的负担, 防止输电线路 的断裂或者 杆塔的 倒塌, 一次 保证输电线路的安全, 当 结冰 完全 融化以 后, 移 除直 流电 源, 恢复到正常状态输电设备即可恢复正常工作。 从理论上来讲, 直 流融 冰技 术就是 将结 冰的 输电 导 线当 1 作负载, 通过给 电路 施 加一 个低 压 电流, 使导 线 自身 产 生 热 量, 融化导线上面的冰层。 直流融冰技术与 一般 的交流 融冰 技术 不同, 可 以说 是 一 种新型的融冰技 术, 在一定 程度 上克服 了交 流融冰 的技 术 困 难和技术缺陷。该技术具有以下 特点: 第一是适 用性强, 可 以 根据不同的情况 确定融 冰电 压, 使其能 满足 多种环 境下 的 融 冰需要。第二是直流融冰时, 线路的阻 抗感性分 量不起 作用, 大大降低了直流融冰所需的 容量, 提 高了融 冰的效 率。所以, 直流融冰技术是在现有的输电 设备下, 一种非常 可行的、 保 确 冰雪恶劣天气下供电安全的方法。 5 直流融冰的关键技术与方案设计 虽然直流融冰技术在维护输 电线路安全 上有一 定的便 捷 性与优势, 但仍然不够完善, 在很 多技术方 面仍需 研究。下 面 就直流供电电源和直流装置容量选择做简 单分析。 1) 直 流供电电源。 对于 直流 融冰 来说, 直 流供 电电 源 是 一个至关重要的部分。用于直流 融冰的电源 要求稳 定并且 容 易控制。根据直流 融冰原 理就 可以知 道, 在融 冰过 程中 输 电 线要求通过极大的电流, 这将极大超过 单整流装 置的极 限, 因 此一般采用并联方式确保电源装置安全。 2) 直流装置容量的选择。对于直 流装置 容量的 选择必 须 综合考虑多方面的影响因素。通 过通电电流 与融冰 时间的 比 较研究, 寻找出最佳的直流装置容量, 以此确 保直流 融冰装 置 的正常有效运行。 6 除冰技术发展趋势 伴随科技的进步, 未 来的 输电线 路除 冰技 术将 表现 出 以 下趋势: 1) 除冰技术智能化。通过高科技 手段和 物联网 技术与 电 网输电系统的结 合, 使将 来的除 冰工 作更 加智 能化。比 如 开 发除冰机器人, 机器 人可实 现对 某些高 危地 区线路 的除 冰 工 作, 而且不会受恶劣气候的影响。 2) 除冰理念发生转变。以前人们 考虑的 重点是 如何除 去 输电线路上的覆冰, 但是伴随科技的不 断进步, 我们 开始尝 试 采取 防冰+ 除冰 的 新方 式。通过 输电线 路结 构的 改进, 减 小线路结冰的可能性。 3) 更加安全的除 冰技术: 将 来的 除冰 方式 将向 更加 安 全 的方式发展, 各种除冰机械将取代人力 , 保证 电力工 作者的 安 全, 避免塔倒人亡的悲剧再次上演。 7 结语 电力系统的稳定 关乎 国民经 济和 社会 发展, 输 电线 路 结 冰一直威胁着电 力系统 的安 全与 稳定, 因此 研究发 展理 念 先 进、 高效低耗、 安全性高的除冰方 式仍将是今 后除冰 技术发 展 研究的重点方向。 参考文献: [ 1] 罗隆福, 赵志宇. 高压架空输电线路除冰方法综述[ J] . 大 众用电, 2009( 2) . [ 2] 张文朝. 电网过电流融冰 运行方 式可行性 研究[ J] . 电 网 技术, 2009( 12) : 54- 58. [ 3] 许树 楷, 杨 煜, 傅 闯. 南方 电 网直 流 融冰 方 案仿 真 研 究 [ J] . 南方电网技术, 2008, 2( 2) : 31- 36.

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