本文选自国家级期刊《电源技术应用》，《电源技术应用》创刊于1998年4月，由国务院副总理曾培炎题写刊名，中国电源学会、陕西省电源学会联合主办，是电源行业第一本面向应用、具有较强学术 性、实用性和信息性的中级技术刊物。10年来一直坚持“致力于电源科技的发展进步，开展学术交流，传播业界信息，推广名优产品”的办刊宗旨，依托中国电源 学会的行业优势，立足电源领域，跟踪报道业内领先技术、管理理念以及最新的业界信息，在目标读者群中确立了独有特色、与众不同的媒体形象，成为电源行业领 域知名的品牌期刊。
摘要：当架空输配电线路冰雪过多,线路导线、避雷线上出现严重覆冰时,首先是加重导线和杆塔的机械负荷,使导线弧垂过分增大,从而造成混线或断线;当导线、避雷线上的覆冰脱落时,又会使导线、避雷线发生跳跃现象,因而引起混线事故。此外,由于瓷瓶或横担上积聚冰雪过多,进而引起绝缘子的闪络事故。本文对输配电线路覆冰及其消除措施进行了研究。
关键词：输配电,线路,覆冰
前言：
覆冰是一种分布广泛的自然现象，尤其雾凇是一种美丽的自然景观。但对于输电线路，严重的覆冰则有可能导致故障，甚至会引发大面积停电等灾难性事故。自20世纪50年代开始，加拿大、美国等覆冰严重的国家相继对输电线路覆冰进行了观测和研究。我国也是世界上覆冰严重的国家之一，长期以来，输电线路工作者一直为解决覆冰问题进行不懈的探索，并获得了许多重要的工作成果。1976年，在全国首次重冰线路设计运行经验交流会议上，提出了“避、抗、熔、改、防”五字方针，成为输电线路抗冰的主要技术原则。随着我国电网规模的快速扩大，近50多年来，大面积冰害事故在全国各地时有发生，尤其2008年12月，我国南方电网出现了持续较长时间的大范围雨雪冰冻天气，造成1252条110500kV线路倒塔7377基、受损3092基，13888条1035kV线路故障停运，给当地人民群众生活和国民经济发展带来严重影响。加强和改善输配电线路安全、可靠运行，降低输配电线路事故率，关系到电网安全、稳定和供电可靠性,关系到社会经济的发展和电力企业的经济效益。由于架空线路分布很广,又长期处于露天之下运行,所以经常会受到周围环境和大自然变化的影响,从而使架空线路在运行中会发生各种各样的故障。据历年运行情况统计,在各种故障中多属于季节性故障。
1架空线路覆冰的原因
架空线路的覆冰是在初冬和初春时节(气温在-5℃左右),或者是在降雪或雨雪交加的天气里,在架空线路的导线、避雷线、绝缘子串等处均会有冰、霜和湿雪混合形成曲冰层。这是一层结实而又紧密的透明或半透明的冰层,形成冠冰层的原因,是由于在自然界物体上附着水滴,当气温下降时,这些水滴便凝结成冰,而且越结越厚。
有时,也会在导线表面上结上一层白霜,呈冰渣性质,其重量比坚实的覆冰轻得多,但其厚度却大得多。一般当空气中有大量水分且有微风时,最易形成笛。
在湿雪降落时,湿雷一方面粘在导线上,同时又会浸透正在结冰的木,使冰层越来越厚,最厚可达10cm以上。
当风向与线路平行时,覆冰的断面里椭圆形;当风向与线路垂直时,覆冰的断面呈扇形,即在导线的一个侧面;当无风时,覆冰则是均匀的一层。
此外,覆冰还与线路走向有关,在冷、热空气的交汇处经过的线路,覆冰就更严重。覆冰在导线或绝缘子上停留的时间也是不同的,达主要决定于气温的高低和风力的大小,短则几小时,长则达几天。
2因覆冰而发生的事故
导线和避雷线的覆冰有时是很厚的,严重时会超过设计线路时所规定荷重。如果导线、避雷线发生覆冰时还伴着强风,其荷重更要增加,这可能引起导线或避雷线断线,使金具和绝缘子串破坏,甚至使杆塔损坏。尤其是扇形覆冰,它能使导线发生扭转,所以对金具和绝缘子串威胁最大。常见的线路覆冰事故有以下几种:
1)杆塔因覆冰而损坏
一般是由于直线杆塔某一例导线断线所造成的。此时,由于带覆冰的导线在该杆塔的另一侧形成较大的张力,使杆塔受到过大的荷重,故造成倒杆或倒塔事故;
2)导线覆冰事故
如果导线在杆塔上是垂直排列的,当导线和避雷线上的覆冰有局部脱落时,因各导线的荷重不均匀,会使导线发全跳跃现象,从而使导线发生碰撞,造成短路故障;
3)线路各档距覆冰不均引起事故
由于线路各档距内的覆冰不均等原因,会使各档距内的弧垂发生很大变化。有严重覆冰的档距内的导线荷重很大,特使导线严重下垂,以致有时使导线离地面距离减小到十分危险的程度,因而发生事故;
4)绝缘子串覆冰事故
虽然绝缘子上冰层厚度所增加的重量不大,但却降低了绝缘子串的绝缘水平,会引起闪络接地事故,甚至烧坏绝缘子,其后果也很严重。
3覆冰的防止和消除措施
为了防止覆冰所引起的故障,设计杆塔时,应考虑由于覆冰所形成的外加荷重。对经常发生严重覆冰的地区,架设耐覆冰式的线路,这种线路的杆塔较一般杆塔的机械强度大,档距较短,导线张力较小。为了避免碰线,导线应采用水平排列的布置方法并应适当地加大导线和避雷线之间的距离。
选择线路路径时,应注意避开冷、热空气的交汇处。但是在覆冰特别严重的地区,上述措施还是不够的,覆冰仍可引起破坏线路的事故。因此,在运行中必须观察导线上产生理冰的情况,并采取适当的措施予以消除。消除导线上的覆冰,有电流熔解法和机械打落法。
3.1电流熔解法
这种方法,主要是加大负荷电流或用短路电流来加热导线使覆冰熔解落地,达到除冰的目的。具体做法有以下3种:用改变电力网的运行方式来增大线路负荷电流;将线路与系统断开,并将线路的一端三相短路起来,另一端用特设的变压器或发电机来供给短路电流。
当采用增大线路负荷电流来加热导线的做法时,应在覆冰开始形成的初期即加大负荷电流,作为预防措施。但是这种办法会使线路的电压降低、增大电能损耗,所以不能长期使用。当用短路法来熔化覆冰时,则应根据线路长度,导线的截面和材料,淮备好必要的设备,其容量应事先计算好,使之能够满足熔冰的要求。
在进行熔冰以前,应注意检查长时间通过短路电流的系统结线和设备。用短路电流熔冰时最好不要使用发电厂和变电所的接地网,而采用单独的接地装置,以免发生危险。用短路电流镕冰时,还应派人到线路上去观察覆冰的熔化过程,当覆冰已开始从导线上脱落时,应立即切断熔冰电流,否则时间一长,会使导线过热,特别应注意导线的连接处。在一般的设备条件下,电流熔冰法是很难实现的,因此,除了在重冰区外,其实用价值不大。
3.2机械除冰法
机械除冰主要采用下列几种做法:
1)从地面上向导线或避雷线抛掷短木棍,打碎覆冰,使之脱落。也可以用木杆或竹竿进行放抓使覆冰脱落。如果线路停电困难也可用绝缘杆来敲打覆冰;
2)用木制套圈套在导线上,并用绳子顺着导线拉,便可消除覆冰;
3)用滑车式除冰器来除冰。
总之,机械除冰法是比较原始的,除冰器的样式各地区也都不相同,其种类很多。机械除冰法主要缺点是,必须停电进行,费时、费力。采用机械除冰法时,必须保证导线和避雷线不发生任何机械损坏。
4结束语
输配电线路覆冰是一种严重的自然灾害,可引发输电线路过荷载、导线舞动、绝缘子串闪络等事故,严重危害电力系统的安全运行，本文总结和分析了国内外输电线路典型覆冰事故、架空线路覆冰的原因，覆冰的防止和消除措施。以期为输配电电路的覆冰的现象实现有效控制。
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