Ｇ。ｎｇｙｉ ｙｕ Ｊｉｓｈｕ￥ＩＺ－￣——ｌ 超高压输电线路防凝冻灾害技术措施研究 刘威王朝海 （湖北超高压输变电公司荆门输电中心，湖北荆门４４８０００） 摘要：在介绍超高压输电线路防凝冻灾害研究的重要性和必要性后，结合实际工作经验，对超高压输电线路防凝冻灾害技术原则进行了分 析探讨，重点从防冰除冰、防覆冰闪络以及防舞动３个方面对超高压输电线路实际工程中常用的防凝冻技术措施进行了详细研究 关键词：超高压输电线路：覆冰；防凝冻灾害；技术措施 ０ 引言 覆冰积雪是一种典型的自然现象，虽能给人们带来美丽的景 观现象，但对于超高压、特高压输电线路而言，覆冰凝冻则是一种 破坏性非常大的自然灾害。严重的覆冰凝冻灾害会使输电线路机 械和电气性能降低，大大影响输电线路运行安全稳定性，导致覆冰 倒塌等事故频繁发生，给电力系统造成重大的停电经济损失和社 会影响。随着电力工程建设步伐的不断加快，尤其是西部大开发、 西电东送以及南北互供电力发展战略工程的不断建设实施，加上 １ ０００ ｋＶ交流和±８００ ｋＶ直流超高压、特高压智能电网工程建设 速度的不断加快，将有越来越多的大参数、结构复杂的超高压交、 直流输电线路在地质气象条件较为复杂的峡谷、河流等区域架设， 恶劣的气象条件导致输电线路出现覆冰凝冻现象将是不可避免 的。因此，为了提高超高压输电线路运行安全稳定性，结合工程实 践经验，开展超高压输电线路防凝冻技术措施探讨，已成为电力运 行及相关科研设计人员研究的重要内容，具有极大的工程实践应 用价值［“。 １ 线路覆冰凝冻形成过程 线路覆冰凝冻是一个影响因素较多的复杂演变过程，大致可 以概括为：在严冬或初春季节，当当地气温下降到一５～０℃范围， 风速达到３～１５ ｍ／ｓ时，如果遇见大雾或毛毛雨天气，由于空气中 含水量较大，就会在输电线路导线上形成雨凇。若此时气温升高， 则雨凇就开始融化；如果天气继续转好，则输电线路上的覆冰凝冻 过程就会停止，就不会造成覆冰凝冻情况。当输电线路出现雨凇 时，如果天气继续变冷或者气温骤降，出现雨、雪天气加重等状况 时，冻雨和雪就会粘结在强度较高的雨凇面上继续增长，从而形成 较厚的凝冻冰层，当温度下降到一ｌ５～一８℃时，原有冰层外就会积 覆更多的雾凇。如果在此期间，天气晴、冷变化较为频繁，短暂的融 化则会加强冰的密度，往复发展最终形成雾凇和雨凇相互交替强 度十分高的混合冻结物，即工程中所说的混合凇，导致导线出现覆 冰凝冻等不利情况，直接威胁到超高压输电线路运行安全稳定性。 ２超高压输电线路防凝冻技术原则 超高压输电线路防凝冻技术措施的选取应遵循因地制宜等技 术原则，在全面跟踪输电线路所建区域冰雪、冰冻灾害对电力线路 相关设施可能造成损害的情况下，结合超高压输电线路设计覆冰 标准，详细统计建设区历年冰雪天气以及覆冰实际数据信息，对可 能给输电线路带来严重破坏的冰灾特征进行认真分析研究，从而 制定完善的输电线路防凝冻预防措施和应急治理处理方案。从大 量超高压、特高压输电线路防冰雪相关工作经验可知，目前我国超 高压输电线路防覆冰凝冻主要按照“避、抗、溶、改、防’，５字方针展 开实际工程。其中“避”就是在输电线路路径选址过程中，应尽量避 免或减少横跨山口、丫口、风口以及湖泊等不利地势；“抗”就是提 高输电线路防凝冻设计标准，使线路在设计气象等条件下能够抵 御自然冰负荷的破坏，从而确保输电线路安全可靠的运行；“改”即 针对输电线路中存在设计考虑不周等问题，为了避免线路受冰害 影响，通过改道等技术措施避开重冰区，提高线路运行安全性； “防”就是结合当今输电线路先进的防凝冻新工艺、新材料，防止或 减少导线覆冰程度。综上所述，超高压输电线路防凝冻技术原则， 就是结合工程实际情况，采取各种有效的技术方案、新工艺、新材 料等，使冰在输电线路上无法覆盖积累，使覆冰始终处于“可控、能 控、在控“的良好循环状态，确保导线上的总覆冰荷载始终处于输 电线路设计允许范围内［２］。 ３超高压输电线路防凝冻技术措施 目前，国内外的防凝冻和除冰技术方法较多，不同技术方法所 基于的原理相互间有所差别。从我国输电线路覆冰事故防治实际 应用效果来看，工程中常从防冰除冰、防覆冰闪络以及防舞动３个 方面来综合治理超高压输电线路的覆冰事故。 ３．１ 防冰除冰技术措施 ３．１．１防冰技术措施 防冰主要在设计过程中，通过合理规划输电线路路径、提高线 路防冰标准等方法，提高输电线路的综合防冰性能水平。在输电线 路路径选择过程中，应尽量避开山口、丫口、风口以及湖泊等微地 形易覆冰区不利地区。对于无法避开覆冰区的输电线路，则在输电 线路、铁塔等结构设计过程中，充分考虑线路走廊的地形、气象等 影响因素，结合该地区历年覆冰状况设计高效合理的设计方案，保 证输电线路、铁塔等具有足够的抗冰强度，降低覆冰对输电线路机 械和电气性能的影响。 ３．１－２除冰技术措施 目前，国内外输电线路的除冰技术措施大约有３Ｏ余种，从除 冰原理来看，大致可以划分为热力融冰、机械除冰、被动除冰３大 类。其中热力除冰就是利用附加热源或导线运行过程中带负荷自 身发热，使冰雪在导线上无法自然积累或使已积覆的冰雪自然融 化，达到除冰效果。我国湖南电网多年来都采取三相短路电流融 冰，并在实际应用过程中取得了不错的除冰效果；机械除冰就是利 用施工机械外力手工或自动强制使导线上的覆冰在外力破坏下脱 落。此外，采用电磁力或电脉冲使输电导线上产生强烈而又在设计 运行范围内的振动来达到除冰效果，尤其对导线上的雾淞处理效 果十分明显。被动除冰法就是在输电导线上安装阻雪环、平衡锤等 机械装置，当导线上的覆冰堆积到一定程度后，在风或其他自然力 外力作用下，使导线上的冰雪达到自行脱落的目的。 ３．２防覆冰闪络技术措施 我国超高压输电线路中防止输电线路绝缘子覆冰闪络事故的 技术措施较多，大致可以归纳总结为以下几种： （１）采用倒“ｖ”形新型绝缘子串。 （２）在直线单联瓷绝缘子的上部、中部、下部分别加装３个大帽 的绝缘子，这样可以隔断绝缘子上的冰柱，达到防覆冰闪络的效果； 对新型的硅橡胶绝缘子，则可以在其上部、中部、下部分别加装一片 特大伞裙的复合绝缘子，这样可以有效阻断冰柱、污流的形成，从而 达到防止导线发生覆冰闪络事故的目的。 （下转第１０３页） 机电信息２０１２年第６期总第３２４期１０１ Ｇ。ｎｇｙ ｉｙｕ Ｊｉｓｈｕ 三至量 ● 侧和变压器本体放置多种传感器。需要说明的是，有些数据，如气 需要监测装置与液面传感器、流量传感器的数据进行比较，方可认 体含量和漏油等状态，并非仅依靠传感器就可获得的，因此需要监 为可靠。测装置完成。传感器与监测装置的数据经网络层进入计算机。 ３．２变压器状态检修系统的网络层 ４结语 近年来，物联网技术与智能电网技术都是有吸引力的课题，而 变压器状态检修系统的网络层主要由光缆、光端机组成，采用 分级控制，不同的主站和主机处理不同的信息，并非单一的数据传 递。网络层的存储和提取功能对于变压器这种长期运行、状态缓慢 恶化的变电设备极为重要。 ３．３变压器状态检修系统的应用层 基于物联网技术的变电设备状态检修则更具挑战。基于物联网技术 的变电设备状态检修，其主要研究方面在于以下几点：状态监测技 术的新发展、物联网技术对于状态检修技术性能的提高、新型智能 感知设备的研究与利用，只有结合这几点，才能保证变电设备的安 从而保证电网和电力系统可靠有效地为用户提供电能。 变压器状态检修系统的应用层，实际上是制定变压器检修策 全运行，略或为管理人员制定检修策略提供参考，考虑到变压器在电力系 统中的重要性，以及设备本身的价值极高，因此对于变压器的检修 极为慎重，既要保证变压器运行的安全，不发生严重故障导致变压 ［参考文献］ Ｅ１３许婧，王晶，高峰，等．电力设备状态检修技术研究综述．电网技术 ２０００（８） 器损坏，又要尽量提高变压器的利用率，减少因检修导致的停电时 间或负荷损失。 黄树红，胡扬，韩守木．火电厂设备状态检修概论．武汉：华中理工 大学能源科学与工程院，１９９８ 沈苏彬，范曲立，宗平，等．物联网的体系结构与相关技术研究．南 京邮电大学学报（自然科学版），２００９，２９（６） 靠程度进行评估，君 并综合决定检修策略。 ’需要分清重要程度和可ｃ… ｓ 靠程 对于一次侧和二次侧的振动传感器，由于外部接线有可能因 为运行环境等因素导致振动，如风吹、雨雪等天气原因，对变压器 一宁焕生，张瑜，刘芳丽，等．中国物联网信息服务系统研究［Ｊ］．电子 学报，２００６，３４（Ｚ１） 次二次引线发生的振动，需要结合其他设备上的振动，如母线、 线路等进行综合判断；而对于变压器本体上的振动传感器，各种情 况下均不应发生较大的振动，一旦有较大的振动或者位移，应当是 因为剧烈碰撞、地震、洪水等极端恶劣情况导致的，必定会有大量 的相关传感器发生越限或告警等情况，考虑到极端恶劣情况发生 的可能性极低，故仅有变压器本体发生振动时，一般判断为传感器 导致的错误信号。 对于温度、湿度等于周围环境相关的传感器，需要多个传感器 的数据进行取值和分析，如变压器不同位置、不同时间、不同负荷 状况的温度不同，因此需要灵活调整，采用基于人工智能的专家分 析系统，参考过往的温湿度数据有助于分析。 收稿日期：２０１卜１卜２９ 作者简介：谷建刚（１９７３一），男，内蒙古乌兰察布市人，助理工程 师，研究方向：发电厂一次系统。 漏油、局部放电等情况一般伴随着气体的产生，油面的变化， （上接第１０１页） （３）当输电线路采用普通复合绝缘子时，可以在绝缘子上方粘 及抗凝冰是一个影响因素较多、涉及对象较繁杂的复杂过程，相应 贴或热塑一个大盘径的硅胶伞裙罩，达到防覆冰闪络的治理目的。 的防凝冻技术措施还有待进一步加深研究和落实。 但由于硅胶的柔软性限制，其所加的硅胶伞裙罩直径一般选取为 ４００￣６００ｍｍ范围内。 ［参考文献］ Ｅｌｉ胡毅．输电线路大范围冰害事故分析及对策［Ｊ］．高电压技术，２００５ （４）：１４～１５ （４）对于单串绝缘子，可以考虑在绝缘子串两侧的平衡性能， 在设计或架设安装过程中有意识地将顺线路方向的绝缘子串偏斜 角加大，这样可以有效提高覆冰绝缘子的冰闪电压，防止或降低覆 冰闪络危害程度。 ３．３防舞技术措施 ［２］黄新波，孙钦东，张冠军，等．线路覆冰与局部气象因素的关系［Ｊ］． 高压电器，２００８，４４（４）：２８９￣２９４ ［３］蒋兴良，杜辕，林峰，等．持久性就地成型防污闪复合涂料对绝缘子 覆冰及交流冰闪电压的影响［Ｊ］．电网技术，２００８，３２（１）：７１￣７５ 导线覆冰且发生舞动是造成超高压输电线路发生倒塔等恶性 事故的重要原因。因此，要结合输电线路的实际情况，采取适当的 避舞、抗舞和抑舞措施，有效减少输电线路覆冰舞动对输电线路的 破坏。工程中常用失谐摆、双摆防舞器、集中防振锤等提高输电线 路的防舞性能，确保输电线路运行具有较高的安全稳定性。 ４结语 我国对超高压输电线路的覆冰及相关抗凝冰技术的研究已取 得非常多的研究成果，并在实际防冰除冰领域获得非常良好的应 用效果，涉及到设计方案的优化、覆冰区在线动态监测、超高压输 电线路直流融冰技术、绝缘子防覆冰闪络、防导线舞动治理以及有 收稿日期：２０１１－１２—２Ｏ 作者简介：刘威（１９８４一），男，湖北荆门人，助理工程师，研究方向 机硅防冰涂料研发等各个领域［３］。但由于超高压输电线路防覆冰 超高压输电线路。 机电信息２０１２年第６期总第３２４期１Ｏ３
