输电线路除冰与融冰技术

输电线路除冰与融冰技术小组成员报告人：王硕（110792）编辑报告：赵旭（110797）、贾玉征（110784）、谢佳辰（110795）、高文超（110773）目录第一部分：输电线路除冰融冰研究必要性背景第二部分：除冰融冰技术详细介绍第三部分：关于输电线除冰融冰技术总结背景——08年冰灾影响2008年1月份我国南方大规模的雨雪冰冻灾害，造成输电线路和杆塔大面积覆冰，部分地区电网输变电设施受损，相关电厂发电机组也因之跳闸停机。华中及华东地区在08年1月26日之前因冰灾发生500kV线路跳闸129条次、倒塔34基；220kV线路跳闸159条次、倒塔11基。三广直流输电线路湖南段倒塔9基；宜华直流安徽大别山段倒塔6基铁塔南方电网08年1月25日前已累计停运10kV及以上线路2314条，累计停运变电站234个背景——研究融冰技术的意义

交、直流输电线路在冬季覆冰是电力系统的重大自然灾害之一。因覆冰引起的供电中断，甚至电网解列等事故后果通常极为严重，修复工作难度大、周期长。

融冰方法概述架空电力线路防冰除冰的重点是导线。融冰方法有很多种，大致可分为三大类：机械除冰法自然除冰法热力融冰法融冰方法——机械除冰法机械除冰法主要利用输电线路导线的力学效应破坏覆冰的力学平衡使其脱落。以电磁脉冲除冰、滑动铲刮除冰和人工除冰为主。电磁脉冲除冰是利用电容器冲击放电和电流通过线圈产生脉冲磁场,从而在导线中产生涡流,涡流的磁场与线圈磁场产生斥力使导线产生扩张,脉冲消失后导线收缩到原状态,反复的扩张和收缩使导线表面的覆冰胀裂掉落。滑动铲刮除冰法是将电容器的冲击放电电流通过线圈产生的脉冲磁场转换为执行机构的脉冲力,通过执行机构将导线表面的覆冰击裂掉落。人工除冰法，需要大量人力，一般仅适用于作业环境好、一百公里左右的输电线路覆冰的除冰。

融冰方法——机械除冰法电磁力撞击脱冰：将相邻的两根导线在一定电压下短路,控制短路电流产生适当的电磁力导线互相撞击而使覆冰脱落。该方法不能完全清除导线上的覆冰,却可以使部分覆冰脱落,使得线路重量保持在杆塔能够承受的范围内,但因短路引起的电压降落问题和对系统稳定性的影响,该方法没有被推广。

融冰方法——自然除冰法1自然除冰法不能阻止冰的形成，但有助于限制冰灾。例如平衡锤技术可防止导线旋转；在给定过负载条件下允许导线升降技术可减小倒杆塔的几率或防止倒杆塔事故发生，并有助于确保冰灾事故后线路迅速恢复送电。可在导线上安装阻雪环，平衡锤使导线上的覆冰堆积到一定程度时，依靠风力、地球引力、辐射以及温度突变等作用自行脱落。该法简单易行，但可能因不均匀或不同期脱冰产生的导线跳跃的线路事故，不能保证可靠除冰，具有一定的偶然性。

融冰方法——自然除冰法2

利用憎水性和憎冰性涂料防冰是通过减少水和冰与导线的附着力来防止结冰，与其他方法相比在工程上简单易行，成本较低，是防止覆冰具有潜力的可行途径。现有的氟塑料、硅橡胶等憎水涂料有较好的防水性能，在绝缘子表面涂覆半导体RTV涂层，可减缓冰的形成和减少覆冰量。但现有的防冰涂料并不能从根本上防止冰的形成，而只有在足够的辐射下才能生效,在气温低，水雾呈过冷却的情况下，防冰效果较差。热力融冰法的基本原理是在线路上通过高于正常电流密度的传输电流以获得焦耳热进行融冰。前期研究主要包括：1976年以来中国和1993年以来加拿大水电局采用的短路电流融冰1982年有专家提出采用高电流密度融冰;1987～1990年日本研制的电阻性铁磁线。常见的几种热力除冰法：1、过电流防冰融冰法：调度通过改变潮流分布增大线路的负荷电流而使得导线发热达到防冰融冰目的。这种方法对截面较小的110kV及以下线路可行，对更高电压等级线路由于截面大，并受系统容量和运行方式限制，无明显作用。融冰方法——热力融冰法12、带负荷融冰的方法最早在1990年提出，并在此后得到了发展。此方法利用移相变压器角度的变化改变平行双回线的潮流分布，通过增加其中一回线的电流来增加线路发热，达到融冰的目的，其原理如右图所示。融冰方法——热力融冰法23、高频激励融冰法（8～200kHz），原理是在覆冰导线上加高频激励,能使冰成为有损的电介质而直接发热,也能引起导线的集肤效应,使电流只在导体表面流通,造成更大的等效电阻损耗发热。该技术就是利用二者共同产生的热量除冰。在需要除冰线路上的选定位置安装高频高压激励装置,线路的两端需安装吸收器,以控制作用的范围,试验表明:随着激励频率的增加,冰的介质损耗增加,推荐的激励频率范围为20kHz～150kHz;33kV、100kHz的电压可为100km的线路有效融冰。融冰方法——热力融冰法3

缺陷：我国大部分地区,一年中受冰雪影响时间很短,若整套装置固定安装在输电线路上,日常的保养和维护是一个问题。如果用三辆卡车运输整套装置,在需要的时候到需要的地方救急,则每次使用都要先卸载后安装,而且若事故发生在高山上,车辆难以通行。此外,在高频激励下:①会产生高频电磁波干扰通讯;②会产生谐波;③覆冰较薄的导线会产生电晕放电现象,削弱高频波的传播,阻止功率到达覆冰较厚区域。融冰方法——热力融冰法35、交流短路电流融冰法：利用“输电线路短路时,线路电流大大增加”的现象实现短路电流融冰。根据短路类型的不同,又可以分为三相短路融冰、两相短路融冰和单相短路融冰。短路融冰的关键是选取合适的融冰电源。以三相短路融冰为例,先把目标线路与电网断开,将线路的一端三相短路,另一端加融冰电源。如下图融冰方法——热力融冰法5对于多分裂导线，也可以通过把线路电流集中在某一分裂导线上，增大发热量而融冰，通过各分裂导线间的切换，使线路覆冰完全融化。这些方法均需要对线路进行大范围改造，造价昂贵，很难大范围应用。4、复合导线融冰法：将架空电力线路导线做成一种可变换载流截面的复合导线,上面装设自动控制的复合开关装置,当导线上的覆冰厚度达整定值时,复合开关自动将复合导线的内层导线回路断开,使其退出载流运行,仅保留外层导线载流,增大载流导线的电阻(电流密度),从而增大导线的发热量,达到融冰的目的。融冰完成后,复合开关自动将内层导线回路接通,恢复全截面载流运行。融冰方法——热力融冰法46、调度潮流融冰：通过科学调度的方法,改变电网潮流分配,使目标

线路的电流达到保线电流(保证导线不结冰所需的通过导线的最小

电流)以上。用移相变压器控制潮流进行输电线路抗冰除冰的方法，

已成功用于230kV和315kV电压等级的线路上。在融冰过程中,除目标线路外其余线路都能保持运行。通过改变几个开关的状态,就可以

对任一线路除冰作业,这样的操作对调度员而言是十分熟悉和简单

的。该方法最大的优势在于除冰过程中不必中断供电,既可用于除冰

也可用于抗冰,允许调度员在平时进行模拟训练。缺点是对系统无功

功率的依赖比较大,目前还没有应用于500kV及以上线路的经验。融冰方法——热力融冰法6小结对于发生在大范围的输电线路覆冰问题，导线的热力融冰方法是最有效的方法。对于出现在局部范围内的输电线路覆冰问题，导线的机械除冰方法也可做为一种辅助措施。小结从系统的安全可靠性看,在不与电网断开的前提下实现输电线路的安全除冰是必然的要求,因此也是进一步研究的主要方向:①从输电线路的物理、电气特性