一起330kV架空線路覆冰監(jiān)測及直流融冰案例

張濤允

一起330kV架空線路覆冰監(jiān)測及直流融冰案例

張濤允

（國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院 730070）

通過330kV線路覆冰在線監(jiān)測裝置對線路覆冰提前預(yù)警，同時通過在效的在線數(shù)據(jù)支持，采用固定式直流融冰裝置對線路成功融冰，保證了輸電線路安全運(yùn)行。

線路覆冰；在線監(jiān)測；直流融冰

1 引言

輸電線路輸送距離長、穿越地形復(fù)雜，分布面積廣，在惡劣氣候條件下極易產(chǎn)生覆冰。輸電線路覆冰危害主要表現(xiàn)在絕緣子閃絡(luò)、線路跳閘、導(dǎo)線舞動、斷線、倒塔等，嚴(yán)重時可導(dǎo)致電網(wǎng)癱瘓。

受限于大容量電源，交流融冰很難在大截面的導(dǎo)線上實(shí)施，而直流融冰由于不存在線路感抗，對電源容量的要求大大降低。特別是2008年冰災(zāi)后，國網(wǎng)公司將直流融冰技術(shù)作為輸電線路除冰的主要發(fā)展發(fā)向。

本文重點(diǎn)介紹某330kV輸電線路通過覆冰在線監(jiān)測裝置及時發(fā)現(xiàn)線路覆冰并采取直流融冰，消除了線路隱患。

2 線路基本情況

該線路電壓等級為330kV，于2009年投運(yùn)，發(fā)生覆冰線路區(qū)域為#090～#093桿塔之間線路，線路長度4224.15m，導(dǎo)線型號為LGJ-300/50，四分裂，導(dǎo)線截面348.26，額定載流量960A，最大允許電流1200A。

該線路海拔1200m，由于特殊的地理位置及山脈走向影響，氣候復(fù)雜多樣，從河谷到山頂，隨著地勢逐步升高，氣濕熱量急劇遞減，氣候由亞熱帶遞變至暖溫帶、溫帶及寒溫帶，降水量隨海拔的升高而增加，冬季易產(chǎn)生覆冰，尤其在空氣潮濕、氣溫下降至-5～0℃、風(fēng)速為3～15m/s時，如遇大霧或小雨天氣，隨著天氣驟然變冷，出現(xiàn)雨雪天氣，將在導(dǎo)線上形成較厚的覆冰層，嚴(yán)重危害輸電線路的安全運(yùn)行。

3 線路覆冰的成因及監(jiān)測

3.1 線路覆冰的成因

線路覆冰主要由氣象條件決定，是受溫度、濕度、冷暖空氣對流、環(huán)流以及風(fēng)等因素決定的綜合現(xiàn)象。當(dāng)具備了形成覆冰的溫度和水汽后，風(fēng)將大量的過冷卻水不斷吹向線路，與導(dǎo)線碰撞而被截獲并逐步增大形成覆冰現(xiàn)象。

覆冰首先在線路的迎風(fēng)面上增長，當(dāng)迎風(fēng)面達(dá)到某一厚度時，導(dǎo)線因重力作用而發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而出現(xiàn)新的迎風(fēng)面。如此，導(dǎo)線通過不斷扭轉(zhuǎn)，使線路覆冰不斷增長，最終導(dǎo)線上形成圓形或橢圓形的覆冰。

除了風(fēng)向、風(fēng)速大小會影響覆冰外，線路走向和導(dǎo)線直徑等都會影響覆冰的形成。一般來說，東西走向的導(dǎo)線比南北走向更易形成覆冰，另外，導(dǎo)線越粗覆冰也越嚴(yán)重。

3.2 線路覆冰的監(jiān)測

該線路#090桿塔裝設(shè)了一套覆冰在線監(jiān)測裝置，2015年2月27日0：00，監(jiān)測裝置發(fā)出預(yù)警，監(jiān)測到線路覆冰超過2mm；16：00，覆冰值超過5mm。27日夜間至28日，覆冰值超過6mm，最大達(dá)到6.8mm。

圖1 在線監(jiān)測等值覆冰厚度曲線

4 線路融冰

4.1 融冰方法

目前架空線路融冰方法有30余種，大致可分為機(jī)械除冰法、自然除冰法、熱力融冰法三大類，主要有電磁脈沖除冰、人工除冰、化學(xué)涂料除冰、可控硅整流融冰、復(fù)合導(dǎo)線融冰和短路融冰等方法。

機(jī)械除冰法主要利用輸電線路導(dǎo)線的力學(xué)效應(yīng)破壞覆冰的力學(xué)平衡而使其脫落，以電磁脈冰除冰、滑動鏟除冰和人工除冰為主。

自然除冰法不能阻止冰的形成，但有助于限制冰災(zāi)，如平衡錘技術(shù)、允許導(dǎo)線升降技術(shù)和在導(dǎo)線上安裝阻雪環(huán)等。另外，利用憎水性和憎水性涂料防冰是通過減少冰和水與導(dǎo)線的附著力來防止結(jié)冰，具有簡單易行、成本低的特點(diǎn)，是具有潛力的防覆冰方法。

熱力融冰法的基本原理是在線路上通過高于正常電流密度的傳輸電流以獲得焦耳熱進(jìn)行融冰。常見的熱力融冰方法有過電流防冰融冰法、帶負(fù)荷融冰法、高頻激勵融冰法、復(fù)合導(dǎo)線融冰法、交流短路電流融冰法等。

基于對以上各種融冰方法的研究，對于發(fā)生大范圍的輸電線路覆冰問題，熱力融冰法是最有效的方法；對于出現(xiàn)在局部范圍內(nèi)的覆冰問題，可將機(jī)械除冰作為一種輔助措施。

4.2 直流融冰

直流融冰主要是通過對輸電線路施加直流電壓，使導(dǎo)線發(fā)熱對輸電線路進(jìn)融冰。直流融冰技術(shù)先進(jìn)，不需要很大負(fù)荷，可在一定范圍內(nèi)對不同長短的單條線路進(jìn)行融冰，操作簡單。

針對該線路覆冰情況，采用固定式（可控硅）融冰裝置，通過引入變電站10kV電源，通過三繞組整流變壓器后，送入12脈波可控硅整流器，經(jīng)整流后輸出3000V/1400A的直流，以達(dá)到融冰目的。

2015年2月28日10：00啟動融冰程序，16：00正式開始加載電流融冰，在融冰過程中，通過覆冰在線監(jiān)測裝置進(jìn)行監(jiān)控。18：10，線路等值覆冰厚度由6.5mm除為0.3mm（如圖1所示），現(xiàn)場融冰觀測人員可明顯看到脫冰過程，導(dǎo)線覆冰逐步脫落，未發(fā)生脫冰跳躍。至18：40三相導(dǎo)線脫冰均超過90%，達(dá)到了融冰目的。

圖2 線路中相、右相融冰前照片

圖3 線路中相、右相融冰后照片

5 總結(jié)

冰害對輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生很大影響，因此必須采取有效措施，防治事故的發(fā)生。由于該330kV架空線路桿塔上裝設(shè)了覆冰在線監(jiān)測裝置，在覆冰厚度達(dá)到2mm時提早發(fā)出預(yù)警，當(dāng)覆冰厚度增長到6mm時，采取了有效的融冰措施，通過覆冰在線監(jiān)測裝置在融冰過程中的數(shù)據(jù)支撐，避免了線路事故的發(fā)生。同時，該線路融冰也是固定式直流融冰裝置在330kV線路成功應(yīng)用的典型案例。

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TM752

A

1004-7344（2016）31-0092-02

2016-10-12

張濤允（1984-），男，甘肅慶陽人，工程師，研究生，從事電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測及診斷分析工作。