输电线路导线覆冰现象分析

发表时间:2020/8/5   来源:《中国电业》2020年8期   作者:于晓川
[导读] 最近几年,恶劣气候时常发生,运行输电线路中,导线覆冰是比较常见的现象。导线覆冰可能给输电线路带来极大危害,对电力系统的安全运行造成极大威胁,使线路过荷載以至于电路瘫痪的可能性大大增加。
        摘要:最近几年,恶劣气候时常发生,运行输电线路中,导线覆冰是比较常见的现象。导线覆冰可能给输电线路带来极大危害,对电力系统的安全运行造成极大威胁,使线路过荷載以至于电路瘫痪的可能性大大增加。本文从导致输电线路导线覆冰的危害入手,分析了导线表面覆冰的影响因素和覆冰类型,对导线覆冰的防治和治理提出了合理的建议。
关键词:输电线路;覆冰;现状;处理措施
前盲
        输电线路大部分都是直接裸露在自然环境下,自然条件对其工作状况就会 有较大的影响。风霜雨雪对输电线路的侵害常常会导致输电线路的瘫痪,其中 输电线路覆冰是较为严重一种状况。而输电线路覆冰状况在我国又是经常发生 的,接下来,我们就对输电线路覆冰事故进行分析。
1输电线路覆冰现象的危害
        严重的冰雪天气往往会带来输电线路覆冰现象的发生,这种覆冰现象对电路传输有很大影响。线路覆冰就是在线路的表面形成一层较厚的冰,首先这些冰较厚时可能会造成输电线路承受较大的承载力而出现断裂等现象发生,同时线路的超负荷也可能会造成杆塔出现倾斜甚至倒坍。最后在地形特殊的地区还可能会造成输电线路的舞动现象。舞动现象就是在山谷的风口处,由于风比平坦地区较大,而且较为持续,线路上的覆冰在风的作用下就会出现振荡现象甚至是有节奏、低频率的舞动现象,这种舞动以及振荡现象的惯性作用会使线路与杆塔产生共振,从而对杆塔产生更大的波动,更容易造成杆塔的倒塌倾斜,金属器具同样也会造成不同程度的损坏。输电线路的覆冰现象对电力系统的影响非常大,却又是难以避免发生,在我国就有多次严重的输电线覆冰现象。
2输电线路导线覆冰的分类和影响因素
2.1输电线路导线覆冰的分类。
2.1.1雨淞
        雨淞是由空气中的过冷却水滴在导线的迎风面形成的覆冰,其光滑、透明、清澈,他的黏附能力很强,一旦形成以后,不管起始的厚度如何,如遇天气下雪或环境不好,覆冰厚度将会快速增加,导线负重也会迅速增加,又雨淞形成的覆冰密度较大,因此其产生的机械负重与其他形成方式相比是最大的,所以是对导线对电路系统的破坏力最大的,也是我们要重点防范的。
2.1.2雾淞
        雾淞现象,即水汽在空气中处于过饱和状态,当空气温度降低时,在导线上会附着饱和析出的水结成的冰,形成了结晶,其密度与雨淞相比要小的多,所以又称软雾淞,这种原因形成的导线覆冰吸附力小,对线路造成的危害要远远小于由于雨淞形成的导线覆冰。
2.1.3混合淞
        是雨淞和雾淞混合作用的结果,由此原因形成的覆冰密度比雨淞形成的覆冰密度小,但要比雾淞形成的覆冰密度大,这种覆冰的吸附能力也处于两者中间,危害程度也是中等程度。由于混合淞形成的覆冰比单纯雾淞形成的覆冰坚硬,因此又称为硬雾淞。
2.2输电导线覆冰的影响因素
2.2.1气象因素
        外界环境的温度、风向风速、空气的含水量是影响输电导线覆冰的气象的主要因素。这几种因素可以直接决定覆冰类型。
        先来分析温度的影响。当外界气温在零下五摄氏度左右时,如果有小雨或雨夹雪或大雾天气,就会在导线上形成雨淞,随着气温的进一步下降,湿雪和冻雨在粘附性很强的雨淞冰面上迅速的堆积,形成密度大,重量大的较厚冰层,若温度进一步降低,原来的冰层外又会形成雾淞,这是导线的外表面有着雨淞、混合淞、雾淞三种类型的覆冰,对导线的影响极大。
        其次分析风对导线覆冰的影响。在风的带动下,大量的空气中的水滴与导线相撞,被导线所吸附加速覆冰的形成。分数与风向共同作用影响覆冰的形成,当含有大量水汽的风在一定风速的吹动下撞向导线时,如果这时风向与导线之间的夹脚小于四十五度或者与导线平行,覆冰形成的可能性较小;如果风向与导线的夹脚小于四十五度或处于垂直方向,覆冰现象较为严重,而且在覆冰形成的过程中,风向总是不断变化的,总有一些时间的风与导线成一定的夹角,促使输电线路导线覆冰的形成。


2.2.2地形与地理因素
        在冬季时候,北方大部分地区温度极低,会出现大风、大雪、霜冻、低温等一系列极端天气,给这些地区的生产生活带来了极为不利的影响,对输电线路的影响尤为严重,在东北地区这种现象特别严重,输电线路导线覆冰直径能达到二十毫米以上,这种重量对输电线路导线来说是危害极大的。而近几年以来,南方的冬天也是极为寒冷,2008年的雪灾令南方一些地区的输电系统损失严重,因此,地形与地理因素对我国大部分地区都有着较为严重的影响。
3输电线路导线覆冰治理措施
        通过上文分析,可以对输电线路导线覆冰造成的危害有了一定的了解,想要从根本上解决这一问题,可以从预防、除冰两个方面展开。
3.1加强导线覆冰的预防处理
3.1.1合理设计输电线路
        科学合理布置输电线路以及相应的配件,可以最大程度提高输电线路的抗病能力,从而有效减少导线覆冰情况的发生。在这个过程中,可以通过适当添加杆塔、缩减塔杆距离、加固塔杆等方式,来提高导向的承载能力。以220kV线路为例,一般的塔杆间距为500m,但是受到地域的限制,必须要增加塔杆间距,此时可以采用耐张端的方式进行处理,针对地形进行设计。比如:在高海拔地区,可以采用双线夹、双串联绝缘子的方法,避免出现掉线、断串的情况,从而预防导线出现故障,还可以通过绝缘子串的形状来进行预防。比如:将绝缘子串串成v型,水平方向、倾斜方向等进行悬挂,以此有效隔绝融冰水帘,预防覆冰问题。
3.1.2加强实时监控手段
        采用先进的监测系统,对导线覆冰进行监控,也能够有效预防这一问题的出现。比如:DX-BFIT型输电线路覆冰在线监测系统是目前应用最为广泛的一种,在实际应用过程中,借助小型气象站和盈利监测装置完成数据监测,并且将数据实时发送给控制中心,展开全面的数据分析处理。尤其在一些气候多变的地区,加强对数据的分析,可以及时判断是否出现覆冰情况,并且在第一时间展开处理。但是在实际发展过程中,还要加强对监测系统的研究工作,切实提高监测的准确性和实时性,为电力系统更好地进行服务。
3.2加强导线覆冰的除冰处理
3.2.1热力除冰法
        热力除冰主要借助外力加热源和导线自身热量提高导线温度,以达到覆冰融化点,实现除冰。目前最为主要的是除冰、融冰方法就是电流融冰法、短路电流融冰法、直接电流融冰法。比如:利用自耦变压器可以更好地完成热力融冰,除此之外,还可以通过改造重冰区的线路的方式来完成融冰工作。以某220kV线路为例,在融冰冰点站内设置融冰自耦变压器,实现带负荷融冰。
3.2.2机械除冰法
        机械除冰法就是借助机械力量,去除导线表面覆冰,在这个过程中,最为常见的是强力震动法和滑轮铲刮法。这两种方法的成本较低、能耗较小,非常适合实际应用。但是这种除冰方法并不具备预防作用。比如:强力震动法常见于雪凇、雾凇等破冰现场,但是在雨凇覆冰中效果极为有限,需要进行进一步分析。
3.2.3自然被冻法
        除了上述几种方法之外,自然被冻法也是目前最为常见的一种方式,主要是借助风能和其他自然力量,让导线覆冰自然脱落,这种方法较为简单,而且成本较低。只需要在导线上安装平衡锤后者阻雪环即可。但是这种方式的缺陷也非常明显,最为直接就是自然被冻法会导致导线出现不同时期的脱冰,继而引发导线事故。
4结束语
        由于我国幅员辽阔,冰雪灾难发生的地点较多,因此发生线路覆冰事故的可能性就较多.为了避免线路覆冰事故对人们生活工作的影响,要对天气状况进行实时的监控,在冰雪灾难到来之前做好防范措施,同时在覆冰事故发生时,相关工作人员也要冷静对待,分析实际情况,釆取有效的措施解决事故带来的问题,将维护电网的正常运行视为己任,推动我国电力事业快速发展。
参考文献
[1]胡波,袁齐坤,罗艺,等.浅析架空输电线路导线覆冰在线监测系统[J].通讯世界,2019(6):202-203.
[2]霍云飞.500kV输电线路防覆冰技术改造[J].内蒙古电力技术,2019(2):81-83.
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