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浅谈电动遥控除雪除冰机在电线除冰中的运用白俊平

发表时间：2020/5/6 来源：《电力设备》2019年第23期作者：白俊平焦傲肖娟

[导读] 摘要：输电线路的防冰防雪已成为电力工作者的工作重点，应加强对高压输电线路的防冰研究。

        （新疆送变电有限公司新疆乌鲁木齐 830000）
        摘要：输电线路的防冰防雪已成为电力工作者的工作重点，应加强对高压输电线路的防冰研究。电力工作人员应更加重视高压输电线路除冰工作，了解高压输电线路除冰的危害，掌握高压输电线路除冰的基本技术，并做好防冰工作。传统线路除冰技术在人力投入和运行成本上已不能适应当下的社会发展。本文介绍了一种新型电动遥控除雪除冰机在输电线路中的应用。能在很大程度上提高线路除冰的效率，并且节省成本和人员的投入，对线路除冰工作起到很大作用。
        关键词：电线除冰；电动遥控；运用
        引言
        近年来，雨雪冰冻灾害发生频率和强度有逐渐增加的趋势。如果不采用快速有效的线路除冰方案，可能会引起潜在的危险和巨大的损失。电线结冰的形成机制很复杂，与各种要素有关，如温度、湿度、风速、风向和降雨量等。
        1.输电线路覆冰现象的原因
        输电线覆冰现象通常会发生在初冬和冬末初春季节，原因包括：一是寒冬天气产生的云中过冷却液态降水碰到地面物体后会直接冻结成冰，形成雨凇，附于输电线上；二是雨滴冷却产生的冰凌及明冰导致不易脱落的导线附着现象。三是气隙较大的交替冻结现象；四是寒冬的湿雪在风速作用下堆积在输电线上；五是白霜作用，但此类情况较为少见。
        2 输电线覆冰现象的危害
        一方面，输电线路上冰的不断积聚会增加高压线路钢塔的负荷，也就是说，在正常情况下，高压线路钢塔可以承受2到3倍的重量，但是结冰雨水会导致电源线积聚雨水，钢塔必须承受10至20倍的重量。当输电线由于冷缩而结冰时，再加上风和振动的影响以及雨水的重压，可能导致输电线不堪重压和压坏。在严重的情况下，它可能导致几千米到几十千米的电线杆连续坍塌，从而导致电力传输和通讯中断，严重影响了当地的工农业生产。另一方面，在风的作用下，输电线路的结冰将大大缩短电线和地线的抗拉强度范围。另外，不同时期的除冰现象会增加相邻电源线之间的张力差，从而导致线夹中的线出现滑动。滑动会导致在线的外部铝线在在线夹紧后折断，并且钢芯会移动。同时，在输电线路的长期结冰作用下，绝缘子的绝缘值会降低，漏电距离会缩短，这将导致除冰过程中污垢中的电解质溶解。这就导致减小绝缘体串闪络的比电阻。电压最终将导致绝缘子被连续电弧燃烧并导致安全事故。这不仅增加了电路维护人员的工作量和难度，而且影响了各种输电任务的有序进行。
        3.传统除冰技术的弊端
        国内外除冰技术大概有以下几种：人工除冰、大电流生热融冰、机械除冰、机器人除冰和航空除冰等方法。人工除冰是通过人工巡线的方式，借助望远镜，照相机或红外传热成像仪等进行巡视，发现问题后，通过手动敲击的方式清除电缆的覆冰。人工除冰速度慢，既辛苦，又危险，而且人工巡视距离较远，观测结果不准确。人工除冰不容易掌握力度，力度过大亦会破坏输电线，影响用户供电，加上目前人工劳动力成本增加，可利用人工除冰的地域越来越少。大电流生热融冰是将高压输电线电压降低，在功率一定的情况下电流变大、电缆生热，从而将覆冰融化清除，该除冰方法效果明显，效率较高，但是损耗能量大，成本高昂，机械除冰法所需的能量远远小于大电流生热融冰法所需要的能量，对于这种情况，即使机械除冰法效率低至2%，仍远优于大电流生热融冰法，应用价值大。大电流生热会损耗输电线，且电压的变化无法做到完全不影响用户供电，此除冰方法对于通信电缆无法适用。
        机械装置需依靠大型吊车将其架设在输电线上。虽然机械除冰法速度比人工快，但受地域影响极大，在丘陵，山脉等地区均无法采用此方法，并且对机械装置供电只能采取地面充电的方式，这样会产生额外能量费用，且重量大，电缆安全没有保障。机器人除冰法可以说是目前较好的除冰方法。高压线巡检机器人集成了巡检仪器设备，由智能机器人、自动上下线装置、地面基站和后台管理系统组成，通过机器人自助上线、行驶越障、线路巡视和自助下线的方式进行工作。机器人沿着高压线路行驶，巡视并存储定位后的巡视图像，通过后台软件自动判断或人工分析线路的缺陷和安全隐患，随后进行检修维护，可大量节约人工成本。
        4.新型电动遥控除雪除冰机的应用
        电动遥控除雪除冰机是根据新疆的输电线路冬天容易覆雪覆冰，如果不及时清除，日积月累，很可能造成倒塔断线的严重事故而开发的一种新型电动遥控除雪除冰机，用于超高压线路地线或光缆线的除雪除冰。
        4.1 新型电动遥控除雪除冰机的特点
        （1）此新型电动遥控除雪除冰机可以在220kv—1100kv线路上的架空地线和光缆线上使用。
        （2）使用地线规格为GJ70—150，光缆线规格为100---240。
        （3）除冰最大厚度为5---50mm。
        （4）单只电池应保证500-1000米挡距的除冰工作时间，且可以安全遥控返回。
        （5）遥控装置可以保证除冰机能前进/后退，停止，遥控距离不小于100米。
        4.2电动遥控除雪除冰机组成部分
        （1）除冰机机架部件；（2）前进、后退及停止等运动传动部件；（3）除冰刀执行机构部件；（4）防震锤检测及躲避机构部件；（5）动力部件（电机及减速器，锂电池组等部件）；（6）电力自动控制部分；（7）可视摄像头部分；（8）WIFI信号遥控发送接收部分。

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        4.3 新型电动遥控除雪除冰机可以解决的问题
        （1）如何识别、避开过防震锤的问题；（2）动力如何保证能除1000米冰雪，还可以安全返回的问题；（3）可视信号如何做到大于100米，与手机传输接收的问题（4）野外遥控信号如何保证达到1000米级的发射和接收问题。（5）破冰机构如何只除冰而不伤导线或地线的问题。
        5. 新型电动遥控除雪除冰机的技术内容
        5.1主要技术内容
        （1）新型电动遥控除雪除冰机可以有效除雪，除冰，最大除冰厚度为50mm,地线除冰后，包裹在地线表面的冰雪层厚度不大于5mm。
        （2）新型电动遥控除雪除冰机，必须在保证安全强度系数下，重量不大于35KG，外形尺寸为290*650*400mm。
        （3）保证单块充电锂电池完成一个工作周期（即除一档线的冰雪且可以遥控退回原地，重量不大于8KG。最大除冰速度为1000米/小时，空载返回速度为2000米/小时。
        （4）电机选用200W直流齿轮减速无刷电机，减速比为1:10。可充电锂电池选用24V12AH规格，在保证性能情况下尽可能进行缩小化、轻量化设计。
        （5） WIFI信号最大传输距离为100米，无线遥控器最大接收距离大于1000米。
        （6）防震锤检测，避让采用红外接近开关，具有检测可靠，灵敏度高的特点。
        5.2主要技术难点
        （1）1000米遥控信号的接收和发生装置的设计是难点，进了达不到要求，远了又要求发射功率大，自然体积和重量就大。
        （2）可充电锂电池容量的选择和设计，容量大可以有效保证工作时间和行程，但是重量太重，超标。选择小容量电池，又怕达不到要求，不能完成最大任务。关键是无经验可以借鉴，只能实验类比确定。
        （3）WIFI信号的发射和接收超过100米远的，国内尚无定型生产的，只能到厂家定制和生产。
        （4）除冰装置的设计是重点和难点，国内没有类似产品，无经验可借鉴，只能自己试验摸索，总结数据。
        5.3 和传统除冰技术的对比
        新型电动遥控除雪除冰机与国内其他除冰机相比，具有以下几点特点：
        （1）除冰能力更强，厚度更大，除冰距离更远，达到了1000米，据查询，以前的只能达到300米不到。
        （2）可以检测避开间隔棒，以前设计的，则不具有此功能。
        （3）遥控距离更远，达到了1000米以上，国内其他的设计只能到300米左右；
        （4）设计了可视功能，增加了机前摄像功能，可实时将视屏传到操作人员的手机上，距离可达100米远，以前设计的产品是没有此功能的。
        新型电动遥控除雪除冰机除冰与大电流放电除冰方式比较，具有投入设备少，费用低的优势，而大电流放电除冰一次，据说需要上百万元，需投入大量的设备和人员。
        6.结语
        随着电力工业也发展迅猛，更为为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出了重要贡献。在电力系统之中，输电线路有着十分重要的地位与作用，输电线路运行是否正常将会直接影响到电力供给的可靠性与稳定性，因此，做好输电线路的防除冰工作非常重要，新型电动遥控除雪除冰机可以很大程度上提高线路除雪除冰的效率，减少了线路维护人员的人力投入，节省维护成本，对输电线路的正常运行起到很大作用。
        参考文献
        [1]张莹,姜存学.高压电线除冰机控制系统的设计[J].现代机械,2016(02):91-94.
        [2]朱建鑫,王跃进,郑威,张杰,余金宝,谭晨佼.一种架空电线除冰器的设计[J].山东工业技术,2015(15):247-248.
        作者简介：
        姓名:白俊平   学历:本科（1989-）性别: 男民族:汉籍贯:山西吕梁单位:新疆送变电有限公司职称:工程师研究方向:输电线路运行与维护
        姓名: 焦傲   学历:本科（1977-）性别: 男民族:汉籍贯:新疆昌吉
        单位:新疆送变电有限公司职称:高级工程师研究方向:输电线路施工
        姓名:肖娟学历:本科（1989-）性别: 女民族:汉籍贯:甘肃
        单位:新疆送变电有限公司职称:工程师   研究方向:电气工程