500kV輸電線路抗冰融冰技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐探析

宋 平

（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川 成都 610052）

在電網(wǎng)建設(shè)中，電網(wǎng)線路冰災(zāi)危害一直是當(dāng)前許多國家電網(wǎng)建設(shè)中面臨的重要問題之一，進(jìn)行電網(wǎng)線路冰災(zāi)事故危害的預(yù)防也是當(dāng)前國內(nèi)外國家進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)中研究的重點(diǎn)。通常情況下，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，一旦發(fā)生電網(wǎng)線路冰災(zāi)事故，不僅會(huì)造成電網(wǎng)線路中輸電導(dǎo)線以及輸電桿塔的斷裂、倒塌等問題危害，同時(shí)，還會(huì)引起電網(wǎng)線路中的短路以及污閃事故問題發(fā)生，造成大面積的停電事故，并且由于電網(wǎng)冰災(zāi)事故多發(fā)生在嚴(yán)冬季節(jié)，氣候條件與自然災(zāi)害等，都比較惡劣，因此對(duì)于電網(wǎng)冰災(zāi)造成的線路事故維修恢復(fù)也比較困難，容易形成長時(shí)間的停電問題，對(duì)于電網(wǎng)的正常供電運(yùn)行等都有著極大的不利影響。500kV輸電線路作為電網(wǎng)建設(shè)中常見的高壓線路部分，隨著電力電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展以及人們對(duì)于電力資源需求的不斷增長，500kV高壓線路在電網(wǎng)中建設(shè)應(yīng)用越來越多，其供電運(yùn)行安全性對(duì)于電力電網(wǎng)的供電運(yùn)行安全與發(fā)展等，都有著極大的影響。下文將在對(duì)于電網(wǎng)輸電線路抗冰融冰技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來國內(nèi)外的電網(wǎng)冰災(zāi)實(shí)例，對(duì)于500kV輸電線路抗冰融冰技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行分析論述，以提高500kV輸電線路的供電運(yùn)行安全性和可靠性。

1 電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)分析介紹

結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外電網(wǎng)建設(shè)中對(duì)于電網(wǎng)冰災(zāi)危害的預(yù)防研究及其在電網(wǎng)建設(shè)中的具體應(yīng)用情況，在進(jìn)行電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)分析時(shí)，需要從電網(wǎng)系統(tǒng)的冰災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警實(shí)現(xiàn)以及電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)、電網(wǎng)冰災(zāi)后的運(yùn)行恢復(fù)三個(gè)方面進(jìn)行分析論述。

1.1 電網(wǎng)系統(tǒng)中的冰災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警分析

在進(jìn)行電網(wǎng)輸電線路中冰災(zāi)危害的預(yù)防控制中，從電網(wǎng)輸電線路的設(shè)計(jì)階段，就已經(jīng)開始考慮對(duì)于電網(wǎng)抗冰融冰技術(shù)的應(yīng)用，也就是建立相應(yīng)的電網(wǎng)輸電線路冰災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)警信息系統(tǒng)，以進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行中輸電線路冰災(zāi)危害的預(yù)防和控制。通常情況下，在進(jìn)行輸電線路安裝設(shè)計(jì)階段，對(duì)于輸電線路安裝過程中的冰災(zāi)區(qū)域線路路段，專門制定了相關(guān)的輸電線路安裝架設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并且在進(jìn)行輸電線路的安裝架設(shè)過程中，為了保證電網(wǎng)輸電線路的安裝架設(shè)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于線路的安裝設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)不能夠進(jìn)行無限制的提高，根據(jù)這一情況，冰災(zāi)區(qū)域路段輸電線路的導(dǎo)線以及桿塔冰荷載，在極端惡劣冰雪氣候條件下，就極容易超出在電網(wǎng)輸電線路設(shè)計(jì)中的電網(wǎng)輸電線冰雪荷載標(biāo)準(zhǔn)，必然會(huì)對(duì)于電網(wǎng)以及輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的不利影響。針對(duì)這種情況，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于電網(wǎng)輸電線路中冰雪災(zāi)害的及時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，以采取相應(yīng)的方法措施，避免冰雪災(zāi)害對(duì)于線路運(yùn)行造成的事故影響發(fā)生，就需要建立相應(yīng)的電網(wǎng)系統(tǒng)冰雪災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，通過對(duì)于惡劣氣候天氣條件下電網(wǎng)輸電線路上的冰雪災(zāi)害信息收集，實(shí)現(xiàn)對(duì)于冰雪災(zāi)害的及時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，避免電網(wǎng)輸電線路覆冰在災(zāi)害與事故影響發(fā)生。

1.2 電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)分析

針對(duì)上述建立的電網(wǎng)系統(tǒng)冰災(zāi)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能機(jī)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)對(duì)于惡劣環(huán)境條件下電網(wǎng)系統(tǒng)的冰雪災(zāi)害情況及時(shí)預(yù)警和監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電網(wǎng)輸電線路上超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的冰雪荷載進(jìn)行融化解除就是關(guān)鍵了，這也是電網(wǎng)輸電線路抗冰融冰技術(shù)中的關(guān)鍵部分。

結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外電網(wǎng)建設(shè)中對(duì)于嚴(yán)重冰災(zāi)情況下的輸電線路覆冰危害防止和控制研究、應(yīng)用等，目前電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用中存在的抗冰融冰技術(shù)類型比較多，并且其中一部分電網(wǎng)輸電線路抗冰融冰技術(shù)已經(jīng)逐漸進(jìn)入實(shí)用階段，在電網(wǎng)輸電線路冰雪災(zāi)害預(yù)警與防止中起到了非常重要的作用。將目前應(yīng)用于電網(wǎng)實(shí)際建設(shè)中的輸電線路抗冰融冰技術(shù)及其抗冰融冰工作原理進(jìn)行總結(jié)分析，主要可以歸結(jié)為三個(gè)基本思路，首先，應(yīng)用于實(shí)際電網(wǎng)建設(shè)的輸電線路抗冰融冰技術(shù)，其基本相似點(diǎn)之一，就是在電網(wǎng)的抗冰融冰技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要是通過將電網(wǎng)融冰系統(tǒng)中的電能轉(zhuǎn)化成為熱能，實(shí)現(xiàn)輸電線路覆冰溶解與威脅消除；其次，在電網(wǎng)的抗冰融冰系統(tǒng)中，還存在著將系統(tǒng)中的電能轉(zhuǎn)化成為機(jī)械能，以對(duì)于電網(wǎng)輸電線路上的覆冰物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，達(dá)到輸電線路上覆冰消除和融化脫落的目的；最后，應(yīng)用于實(shí)際電網(wǎng)建設(shè)中的抗冰融冰技術(shù)，還具有直接進(jìn)行能夠破壞線路覆冰物理結(jié)構(gòu)的機(jī)械法安裝應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)線路覆冰消除的目的，達(dá)到輸電線路覆冰災(zāi)害預(yù)防和控制的目的。

其中，在上述的電網(wǎng)抗冰融冰技術(shù)中，將電能轉(zhuǎn)化成為熱能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)線路覆冰融化消除的技術(shù)方法，在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)有了相對(duì)成熟的計(jì)算應(yīng)用模型，通過根據(jù)覆冰電網(wǎng)輸電導(dǎo)線情況進(jìn)行融冰所需電流以及電流作用時(shí)間的計(jì)算求得后，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于電網(wǎng)線路覆冰的融化消除，避免線路覆冰災(zāi)害的威脅和影響。比較典型的有過電流融冰法以及利用直流電流加熱線路融冰的方法、高頻高壓激勵(lì)融冰法、架空線路電磁力除冰法等，其中，過電流融冰法中又包含通過調(diào)度改變線路潮流分布的融冰方法、基于移相器的帶負(fù)荷融冰方法、交流短路融冰法等各種技術(shù)方法。如下圖1所示，為基于移相器的帶負(fù)荷融冰法中移相變壓器控制線路融冰的電流方向示意圖。

如上圖所示的，基于移相器的帶負(fù)荷融冰法在進(jìn)行電網(wǎng)輸電線路中的覆冰融化消除過程中，需要在電網(wǎng)的輸電線路中進(jìn)行移相變壓器的安裝使用，進(jìn)行線路覆冰融化消除過程中，通過增加系統(tǒng)的無功轉(zhuǎn)移量，以進(jìn)行線路融冰實(shí)現(xiàn)，該方法在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行安全和穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定的影響。在上述的所有輸電線路融冰技術(shù)中，過電流融冰法以及直流電流融冰法是所有融冰技術(shù)中最為成熟的兩種技術(shù)手段，其中，交流短路融冰法以及直流電流融冰法在實(shí)際應(yīng)用中需要輸電線路處于停止運(yùn)行狀態(tài)，但對(duì)于線路的融冰效果比較好，對(duì)于電網(wǎng)的運(yùn)行安全也有一定保障。

1.3 電網(wǎng)系統(tǒng)的災(zāi)后恢復(fù)分析

圖1 電網(wǎng)輸電線路的移相變壓器控制線路融冰的電流示意圖

在進(jìn)行電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)應(yīng)用中，電網(wǎng)系統(tǒng)的災(zāi)害恢復(fù)是針對(duì)電網(wǎng)輸電線路在經(jīng)歷冰災(zāi)危害以及威脅解除后，繼續(xù)恢復(fù)并保證電網(wǎng)系統(tǒng)以及輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行所提出的。通常情況下，電網(wǎng)輸電線路在經(jīng)歷冰災(zāi)危害后，難免會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)以及輸電線路的被破壞問題，針對(duì)這種情況，在進(jìn)行電網(wǎng)輸電線路的抗冰融冰技術(shù)選擇應(yīng)用的同時(shí)，還需要進(jìn)行電網(wǎng)系統(tǒng)破壞后重建方案與措施的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)，它本身在電網(wǎng)輸電線路的抗病融冰處理中與電網(wǎng)輸電線路的抗病融冰技術(shù)是一體的。目前，針對(duì)電網(wǎng)輸電線路冰災(zāi)破壞后的恢復(fù)重建，已經(jīng)有多重技術(shù)方案以及恢復(fù)措施被提出應(yīng)用，比較典型的有蒙特卡羅線路修復(fù)計(jì)算方法以及電網(wǎng)系統(tǒng)災(zāi)害停電管理系統(tǒng)等。

2 500kV輸電線路抗冰融冰技術(shù)的應(yīng)用分析

5 00kV輸電線路是電網(wǎng)系統(tǒng)中常見的一種高壓輸電線路形式，尤其是隨著電網(wǎng)建設(shè)與電力事業(yè)的不斷發(fā)展，在實(shí)際生產(chǎn)與生活中，人們對(duì)于電力資源的供應(yīng)需求不斷上升，500kV輸電線路逐漸成為電網(wǎng)運(yùn)行建設(shè)中的一種常見輸電線路形式，其運(yùn)行安全對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行安全以及人類生產(chǎn)、生活的影響也逐漸擴(kuò)大。因此，在進(jìn)行500kV輸電線路建設(shè)改造中，為了保證電網(wǎng)與輸電線路的供電運(yùn)行安全，必然會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)于輸電線路抗冰融冰技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。在我國，比較典型的500kV輸電線路抗冰融冰技術(shù)應(yīng)用實(shí)例中，以貴州某地區(qū)500kV輸電線路設(shè)計(jì)改造以及冰雪災(zāi)害預(yù)警、預(yù)防中的抗冰融冰技術(shù)應(yīng)用最為突出，并且取得了較好的線路融冰預(yù)防和控制效果。

結(jié)語

5 00kV輸電線路作為我國電網(wǎng)系統(tǒng)中常見的高壓線路，進(jìn)行其線路設(shè)計(jì)改造中抗冰融冰技術(shù)的應(yīng)用分析，不僅有利于提高和保證電網(wǎng)線路的供電運(yùn)行安全性，同時(shí)對(duì)于促進(jìn)電網(wǎng)改造建設(shè)與發(fā)展，推動(dòng)我國電力事業(yè)的進(jìn)步等，都有積極作用和意義。

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