高壓架空輸電線自動防凍方案

莊紹林

(青島千和電子有限公司，山東青島266410)

0 引言

高壓架空輸電線(以下簡稱架空輸電線)在潮濕的環境中遇到冷空氣，特別是高空溫度比低空溫度高的條件下落雨時，由于低空中的架空輸電線低于0°C，表面容易結冰，導致架空輸電線超重斷裂，或鐵塔和線桿的倒塌，造成大面積停電事故，給工農業生產、居民生活和國防設施造成重大損失，因此，必須高度重視和避免。

1 目前解決的方法

從近期文獻報道可知，遇到架空輸電線結冰時，大多數采用人工敲擊，迫使架空輸電線的冰層脫落。這種方法費工、費時，極其落后。采用這種方法，停電時間相當長，經濟損失和社會影響都是較大的，這種方法必須廢棄。另一種方法是切斷輸電線中導電的鋁線，采用其芯內的鋼絲通電。因鋼絲電阻較大，可產生較高熱量，融化冰層，但電壓降太大，無法正常供電，而且可靠性差，也無法推廣。總之，目前還沒有比較科學的實施方法。

2 自動防凍的方案

所謂的自動防凍，即在架空電線即將結冰時，自動提高架空電線的表面溫度，這樣既可防止架空輸電線結冰，又不影響正常送電，做到凍雨期間能正常、安全地送電。

2.1 采用的方法

在架空輸電線的表面附著一種含有傳感和控制兩種功能的合為一體的防凍自動控制器。該防凍自動控制器一端與電源相連，另一端與附著在架空電線表面的發熱電線相連。當溫度小于3°C時，防凍自動控制器自動接通電源，將電流輸入到附著在架空電線表面的發熱電線并產生熱量，使架空電線表面溫度升高;當溫度達到12°C時，防凍自動控制器斷開，終止發熱電線的供電。當架空電線表面溫度從12°C下降到3°C時，則重復上述過程。若架空電線平時的表面溫度高于3°C時，該裝置將停止工作。這樣周而復始，架空電線表面永遠不會結冰，可保證正常安全供電。

2.2 自動防凍架空線路的組成

圖1為自動防凍架空線路的組成。圖中，P1變壓器(上游);P2變壓器(下游);V1變壓器輸入電壓;V2發熱電線電壓(380 V);V3輸出電壓;V4下游變壓器的輸入電壓;V5下游變壓器的輸出電壓;V6發熱電線電壓;A1、B1、C1分別為附在架空輸電線 A、B、C 表面的發熱電線;A2、B2、C2分別為附在架空輸電線D、E、F表面的發熱電線;F1～F6防凍自動控制器。

圖1 自動防凍的架空輸電線路示意圖

由圖1可知，架空線表面附著的發熱電線是由上游變壓器通過轉換變壓器變換的獨立電壓供電，例如:由上游220 kV的變壓器變換為380 V電壓單獨供給發熱電線，而架空電線仍以220 kV輸送。

由于發熱電線附著在高壓架空線上，因此應具有良好的絕緣，并按軸向弧狀直接緊貼于高壓架空線上表面。

這樣做的好處是:原架設好的高壓架空線不需更換，只需將發熱電路直接附著在原架空線上即可;而新架設線路時，可與架空電線同步安裝。若在原架設好的高壓架空線安裝自動防凍裝置，則應在上游增加輸出電壓為380 V的變壓器，其功率應大于下游發熱電線的總功率。另外，制造防凍自動控制器時，應注意其與高壓架空線之間有良好的絕緣，并與發熱電線的功率大小相匹配。這樣，僅增加三種部件，即防凍自動控制器、發熱電線和供給發熱電線配套的變壓器(送380 V電壓)。因此，制造成本低，施工難度小，既節省材料，耗能也低，而且，對于新、舊線路均可施工。

3 技術要求和材料選擇

(1)防凍自動控制器應有的功能:自動檢測被測物體的溫度，并按設定的溫度上下限值開啟與關閉。本設備上下限值為≤3°C開啟，≥12°C關閉，溫度誤差≤±2°C;控制電流強度＞10 A，并應做好絕緣處理，其耐電壓等級為大于100 kV。目前國內有幾家廠商可以勝任。

(2)發熱電線功能:通入380 V電壓后，能產生足夠的熱量并傳熱到架空線上，使其表面溫度升高。要求發熱電線每千米產生的熱能應大于13 kJ。發熱電線內外層應采用高絕緣材料，最外層宜采用抗紫外線的硅橡膠。

4 結束語

綜上所述，采用附著在高壓架空輸電線上防凍自動控制器和發熱電線后，即可解決凍雨結冰問題。但是，這僅僅是一種設計方案，如何實現，還需電力部門以及相關設備制造商共同合力研究和生產，并首先應用于某一段試驗線路，經實踐驗證后可進一步推廣使用。