于曉剛

摘?要：隨著經(jīng)濟和各行各業(yè)的快速發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展也十分快速。自然環(huán)境中電力系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)與氣候環(huán)境息息相關(guān)，隨著天氣變化，輸電線路不斷經(jīng)受著日曬雨淋的侵害，其安全性能也會受到影響。

關(guān)鍵詞：輸電線路;防冰害;措施

【中圖分類號】?TM752?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）18-0174-01

引言

冬季常常受到冰雪災(zāi)害的侵?jǐn)_，覆冰舞動現(xiàn)象每年都有發(fā)生，造成的線路故障往往較為嚴(yán)重，所以對于架空輸電線路的防冰害措施進(jìn)行研究，具有重要的意義。本文從輸電線路覆冰脫冰的危害、冰害故障的主要機理和線路上常用的防冰害措施等三個方面出發(fā)，對線路上的防冰害措施進(jìn)行了分析，為輸電線路防冰害工作提供參考。

1?輸電線路冰害故障的主要機理

1.1?絕緣子覆冰故障

降雪、冰凍天氣，絕緣子上覆冰之后，其絕緣水平降低，可能導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)故障發(fā)生。此前，如果絕緣子受到了一定程度的污染，閃絡(luò)電壓將會進(jìn)一步降低。同時絕緣子上的覆冰對于絕緣子傘裙的連續(xù)性附著，將會造成導(dǎo)線與鐵塔的短接，造成跳閘故障。

1.2?覆冰舞動故障

輸電線路的導(dǎo)地線附著積雪、覆冰的情況下，在微風(fēng)特別是北風(fēng)的作用下，發(fā)生跳舞的現(xiàn)象，就是導(dǎo)地線的舞動現(xiàn)象。當(dāng)線路路徑的走向與主導(dǎo)風(fēng)向角度大的情況下，在不均勻脫冰的影響下，舞動現(xiàn)象會進(jìn)一步加劇，處于特別地形的線路更容易受到舞動的負(fù)面影響。當(dāng)導(dǎo)線與導(dǎo)線，或者導(dǎo)線與地線發(fā)生鞭擊的情況下，舞動跳閘故障發(fā)生，多回路線路和多分裂導(dǎo)線線路受到舞動事故的概率相對更大。

1.3?脫冰故障。

導(dǎo)地線脫冰的瞬間，導(dǎo)地線受到反方向的力，導(dǎo)致導(dǎo)地線的彈性跳躍，在環(huán)境風(fēng)的作用下，脫冰跳動可能幅動很大，而造成導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與地線的鞭擊跳閘故障發(fā)生。受到線路路徑、氣象條件、地形條件的影響，導(dǎo)地線的覆冰往往都是不均勻覆冰，導(dǎo)地線的脫冰往往也都是不均勻脫冰。不均勻脫冰對于導(dǎo)地線張力、鐵塔受到張力、整個耐張塔受到的張力的影響往往更大，具有力量和跳躍方向的不確定性，防范的難度更大，對于線路的危害也更大。

2?輸電線路上常用的防冰害措施

2.1?機械除冰

早期的機械除冰技術(shù)源于人工鋼刀鏟刮，后發(fā)展為由操作人員遙控線路上的可移動裝置，通過裝置上的鋼刀掛鏟掉線路上的覆冰。這種除冰方式雖然能耗低，但對輸電線路表面會造成損傷。隨著機器人設(shè)計和應(yīng)用的普及，高露等設(shè)計出高壓線除冰機器人，通過銑削和敲打?qū)崿F(xiàn)除冰，且可以自行避障，對輸電線路造成的傷害更小。此外，在機翼除冰領(lǐng)域，Wang和Budinger等提出超聲導(dǎo)波能在較低能耗的情況下實現(xiàn)對飛行器和風(fēng)機葉片的除冰。Habibi等將超聲導(dǎo)波和低頻振動相結(jié)合，實現(xiàn)了風(fēng)機葉片各部位的全面除冰。以同樣的理論基礎(chǔ)，呂錫鋒證實了將超聲波和耦合振動除冰運用在電網(wǎng)覆冰領(lǐng)域中的理論可行性，但缺乏實際試驗驗證。由于機械除冰和熱力除冰的不同原理，而且冰和導(dǎo)線都存在不可忽略的熱容，因此決定了機械除冰在能耗成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熱力除冰。

2.2?熱力除冰法

熱力除冰主要借助外力加熱源和導(dǎo)線自身熱量提高導(dǎo)線溫度，以達(dá)到覆冰融化點，實現(xiàn)除冰。目前最為主要的是除冰、融冰方法就是電流融冰法、短路電流融冰法、直接電流融冰法。比如：利用自耦變壓器可以更好地完成熱力融冰，除此之外，還可以通過改造重冰區(qū)的線路的方式來完成融冰工作。以某220kV線路為例，在融冰冰點站內(nèi)設(shè)置融冰自耦變壓器，實現(xiàn)帶負(fù)荷融冰。

2.3?從設(shè)計層面防冰害

路線、角度設(shè)計。對于覆冰、舞動的高發(fā)區(qū)，根據(jù)已有的覆冰、舞動高發(fā)區(qū)分布圖，可以有意識地避開，選擇其他線路走廊，以減少冰害的威脅。線路走線角度的設(shè)計，鑒于本地冬季以北風(fēng)為主，應(yīng)該與北風(fēng)的角度盡量小，可以減少覆冰的危害。塔型、材料設(shè)計。采用加強型塔型設(shè)計，可以有效增強桿塔的防冰害水平，避免冰害故障發(fā)生。對于導(dǎo)地線的材料選材方面，可以運用國內(nèi)外的新型防覆冰導(dǎo)地線型號，對于減少冰雪的附著能夠起到良好的效果，但是工程造價將會上升。絕緣子的選材，也同樣可以選取憎水憎冰型號的絕緣子，具有特殊涂層的導(dǎo)地線、絕緣子也可以減少冰雪的附著。孤立檔設(shè)計。對于覆冰災(zāi)害高發(fā)區(qū)，在無法避開線路走廊的情況下，采用孤立檔的設(shè)計方式，或者采用減少直線塔數(shù)量的設(shè)計方式，可以有效提高桿塔抗冰水平，同時使得故障搶修時間縮短。

2.4?憎水材料防冰

目前，電網(wǎng)中絕緣子的除冰裝置在設(shè)計和安裝上有許多局限性，所以當(dāng)下比較常用的防冰手段是在絕緣子表面涂抹疏水性材料，而國內(nèi)外學(xué)者也在不斷地探尋合適的疏水防冰涂層材料，如鋁合金基體超疏水材料、微納米防冰表面材料等。清華大學(xué)的賈志東等還提出在絕緣子表面涂抹具有導(dǎo)電效果的室溫硫化硅橡膠，該種橡膠可在冰雪條件下降低表面電阻，從而利用表面熱效應(yīng)減少絕緣子的覆冰量。但表面涂層的方法并不能完全消除覆冰，長時間的冰雪天氣仍會在憎水性表面形成冰層，所以在極端惡劣的天氣條件下憎水材料防冰的效果并不明顯。

2.5?自然被凍法

自然被凍法也是目前最為常見的一種方式，主要是借助風(fēng)能和其他自然力量，讓導(dǎo)線覆冰自然脫落，這種方法較為簡單，而且成本較低。只需要在導(dǎo)線上安裝平衡錘后者阻雪環(huán)即可。但是這種方式的缺陷也非常明顯，最為直接就是自然被凍法會導(dǎo)致導(dǎo)線出現(xiàn)不同時期的脫冰，繼而引發(fā)導(dǎo)線事故。

結(jié)語

輸電線路防冰害是一個復(fù)雜的課題，主要應(yīng)該以防范為主，在前期做好避開冰害區(qū)域的設(shè)計，在無法避開的情況下，做好桿塔的加固、補強、安裝防冰裝置等技術(shù)措施，最后才是在覆冰嚴(yán)重時期的除冰融冰措施。防冰害工作的開展，需要不斷學(xué)習(xí)運用新技術(shù)、新方法，在冰雪時期，道路不暢，可積極尋求無人機、護(hù)線驛站、屬地化供電所員工、廣大人民群眾的幫助，有助于快速發(fā)現(xiàn)故障點，并加以解決。

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