分析輸變電線路覆冰原因及其消除措施

郭政強

摘要：隨著社會的進步經(jīng)濟的發(fā)展，國民對電力的需求不斷增加，如何提高輸變電線路的安全穩(wěn)定運行已成為電力企業(yè)的重要課題。據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計，輸變電線路覆冰是影響線路安全穩(wěn)定運行的重要原因之一，解決輸變電線路覆冰已成為電力系統(tǒng)安全送電的關(guān)鍵。文中主要分析輸變電線路覆冰的原因并提出消除覆冰的措施。針對實際環(huán)境進行考察通過改進輸變電線路設(shè)計、研究輸變電線路覆冰、提高輸變電線路覆冰等措施來實現(xiàn)覆冰線路的控制。

關(guān)鍵詞：輸變電線路；覆冰原因；消除措施

0 引言

我國由于國土面積大，供電線路跨度也比較大，因此已成為輸變電線路覆冰比較嚴重的國家之一。目前河南、河北、貴州、云南、四川、陜西等省市均多次出現(xiàn)過嚴重的輸變電線路覆冰事故，同樣在東北部分地區(qū)也存在著線路覆冰的間題，這些線路覆冰會影響電網(wǎng)的建設(shè)以及供電線路的正常運行。輸變電線路發(fā)生覆冰事故主要引起跳閘、倒桿、斷桿等故障，這些故障會導(dǎo)致電網(wǎng)運行的安全性下降，極大的影響國家電網(wǎng)的安全運行。

1 輸變電線路覆冰的形成原因

輸變電線路覆冰主要是因為大氣中的水蒸氣在遇到溫度在冰點以下的輸電線路時釋放熱能而氣體本身在線路表面形成覆蓋冰層。由此可以發(fā)現(xiàn)輸變電線路覆冰的影響因素主要有大氣濕度以及大氣溫度，相對來說溫度的影響更多一些，除此之外空氣對流這一物流現(xiàn)象也對線路覆冰具有一定影響。大氣中的水蒸氣遇冷會發(fā)生凝結(jié)，當溫度過低時落地之前會形成冰雨。由于形成的冰雨穩(wěn)定性差很容易凝結(jié)成冰，尤其遇到溫度很低的輸電線路時。這些凝結(jié)而成的冰經(jīng)過大氣中風的作用發(fā)生形態(tài)的改變，形成雨淞或者霧淞。

2 輸變電線路覆冰分類

目前我國電力系統(tǒng)中發(fā)生的輸變電覆冰現(xiàn)象主要分為雨淞、濕雪、霧淞、混合性凝結(jié)幾種類型。

雨淞主要發(fā)生在冬季前后，冬季冷空氣出現(xiàn)上升，此時冷空氣溫度如果下降到零度以下就會成為冷卻水滴。根據(jù)計算當外界環(huán)境達到以下條件即會形成輸變電線路雨淞：空氣溫度0～4℃、空氣濕度80%、風速3m/s～15m/s、密度600N/m3～900N/m3。雨淞形成的線路覆冰外部狀態(tài)類似透明玻璃體，其質(zhì)地比較硬并且具有很強的附著能力，一旦形成很難去除，因此整個覆冰線路對供電系統(tǒng)影響較為嚴重。

霧淞主要的形成原因是冷卻霧滴遇到過冷空氣，覆冰線路中常見的霧淞有兩種形態(tài)：粒狀霧淞和晶狀霧淞。晶狀霧淞：是由于自身溫度驟然下降導(dǎo)致內(nèi)部含有的水蒸氣直接凝華產(chǎn)生，這種形態(tài)霧淞主要是白色的晶體，本身質(zhì)地比較疏松并且自身附著能力很差，形成后容易脫落易于去除，對供電系線路響不大。粒狀霧淞：這種形態(tài)霧淞是由于霧滴短時間覆蓋在輸電線路表層凍結(jié)產(chǎn)生，粒狀霧淞的形成時間很短，外觀呈現(xiàn)乳白色不透明狀，表面易出現(xiàn)波紋，質(zhì)地比較疏松，并且附著能力強，對輸電線路威脅比較大。

濕雪的自然狀態(tài)是灰白色或者乳白色，并且質(zhì)地比較軟，一般是由于融化的雪花或者液體覆蓋在線路表面形成。濕雪覆蓋線路后，如果溫度持續(xù)下降會形成凍結(jié)的冰，一旦形成附著能力很強，密度在100kg/m3～700kg/m3?；旌蟽鼋Y(jié)主要是由于空氣中的冷暖氣團交匯，在交匯部位形成凝固的界面，低于冰點溫度的電線就很容易出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，形成混合凍結(jié)?；旌蟽鼋Y(jié)外觀為乳白色，整體空隙比較多，自身體積較大，密度為200kg/m3～600kg/m3。

3 消除輸變電線路覆冰的措施

3.1 實地考察對了解覆冰實際情況

為使輸變電線路覆冰預(yù)防工作有效施行，要對現(xiàn)場實際情況進行勘察，根據(jù)覆冰情況進行分析進而掌握整個覆冰線路的實際狀況，保障可以從根源上降低輸變電線路覆冰。相關(guān)工作人員應(yīng)對天氣情況進行不間斷監(jiān)測，針對已經(jīng)出現(xiàn)的覆冰故障進行分析總結(jié)覆冰出現(xiàn)的原因，采取有效手段預(yù)防和控制覆冰故障，并且可以為電路設(shè)計中預(yù)防覆冰提供可靠資料。

3.2 合理設(shè)計輸變電線路減少覆冰

輸變電線路的設(shè)計往往要對施工地點進行實地勘察，針對當?shù)氐臍夂蜃兓?、地理形態(tài)進行詳細分析，實現(xiàn)輸變電線路的合理設(shè)計，保證線路的鋪設(shè)路徑與實際情況最為適宜，可以有效地降低線路發(fā)生覆冰的可能性。

3.3 研究輸變電線路的覆冰

工作人員對輸變電線路覆冰情況進行研究，主要針對覆冰的特點、原理進行分析，研究各地區(qū)出現(xiàn)覆冰線路的原因和引發(fā)的故障，保障輸變電線路覆冰預(yù)防以及控制工作的有效性。可以通過對輸變電線路覆冰發(fā)生率以及頻發(fā)地區(qū)的統(tǒng)計分析繪制覆冰分布圖，根據(jù)圖紙加強對覆冰高發(fā)地區(qū)的預(yù)防及管理。預(yù)防措施主要有，安裝覆冰線路保護裝置及預(yù)防裝置和建立覆冰區(qū)域的監(jiān)測系統(tǒng)。

3.4 輸變電線路覆冰的消除措施

早在20世紀50年代初我國就已經(jīng)對輸變電線路覆冰問題有了一定的了解，并針對線路覆冰消除措施進行了細致的研究。通過這些年經(jīng)驗的積累，目前我國對輸變電線路覆冰的消除技術(shù)有了大幅度提高，相關(guān)措施對覆冰線路的預(yù)防及消除起到了很好的效果。

3.4.1 機械消除法

機械消除法指的是通過手動機械或者電動機械清除輸變電線路覆冰的方法。這種方法主要是利用鏟刮或者振蕩來實現(xiàn)。不過由于機械除冰的過程中容易造成線路的損壞，而且實施難度較大，這就會限制這種除冰措施的使用范圍。

3.4.2 熱能除冰法

熱能除冰方法主要是依靠過電流、短路電流、電阻性鐵磁線等技術(shù)將電能轉(zhuǎn)換為熱能實現(xiàn)。電阻性鐵磁線法是將磁場中電磁能轉(zhuǎn)換為熱能對線路覆冰進行清除；過電流法是利用線路中傳輸?shù)碾娏鳟a(chǎn)生熱能對線路覆冰進行清除。其中電阻性鐵磁法由于投入成本過高使用范圍又較窄，在線路覆冰清除時并不常用，過電流方法由于投入成本低除冰效果好而被經(jīng)常使用。

3.4.3 微波除冰法

輸電線路除冰法主要是通過微波產(chǎn)生的熱能進行除冰。在利用輸電線路進行除冰時，要將微波頻率控制在高頻電機激光范圍內(nèi)，這樣才能實現(xiàn)兩者間的熱能量傳遞進而完成對外部的加熱。這種方法可以將能量最大限度的轉(zhuǎn)換為熱能，提高對覆冰線路的清除效果并且不會損傷線路。

3.4.4 被動除冰法

被動除冰法主要是利用外界的自然條件實現(xiàn)對線路覆冰的清除，例如風力、地球引力、溫度等。這種方法主要是利用外界的環(huán)境達到除冰的效果，既不需要投人大量的成本又降低了施工的難度，最大程度的降低了外界環(huán)境對除冰效果的影響，因此已成為目前輸變電線路覆冰清除的最佳方法。

4 結(jié)束語

隨著社會的進步經(jīng)濟的發(fā)展，電力需求逐年上升，如何安全穩(wěn)定供電已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的重要課題。我國國土面積遼闊，輸變電線路鋪設(shè)跨度大，導(dǎo)致線路覆冰面積也比較大，因此線路覆冰引發(fā)的電力故障已成為我國電力安全穩(wěn)定運行的重大隱患。在日常工作中要加強對線路覆冰的預(yù)防及清除，盡量減少覆冰故障的發(fā)生率，相關(guān)工作人員要對覆冰線路及周圍環(huán)境進行全面分析，嚴格執(zhí)行避、抗、融、改、防五項基本原則來進行覆冰的預(yù)防及消除工作。

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