有關高壓輸電線路除冰的技術的探析體會

李德軍

摘 要：隨著近些年高壓輸電線路的快速發展，其鋪設長度逐年增長，隨之也帶來了很多問題，其中由于電線結冰而引起的電線擺動、斷裂、電線桿倒塌等問題非常嚴重。本文對于高壓輸電線路除冰技術的探析體會進行了論述，并提出了幾種常見的除冰方法，希望為除冰工作做出貢獻。

關鍵詞：高壓輸電線路 除冰 技術 探析體會

中圖分類號：U463.62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0077-02

近些年來，我國的輸電線路已經受到了非常多的冰凍災害。輸電線路上結冰會直接使電線出現擺動、斷裂、倒塌等各種電路事故，人們的生活的電路的安全穩定運行受到了非常大的影響。為了有效降低這些問題的出現，國家很多機構都開展了輸電線路除冰的研究，現在已經取得了較大的成績。本文就對這些除冰方法進行一一論述。

1 高壓輸電線路出現結冰的原因

一般在初冬或冬末初春季節，寒潮降溫天氣產生的云中過冷卻液態降水碰到地面物體后會直接凍結成冰，形成雨凇。冬春季我們經常可以看到電線、樹枝上被一層晶瑩的冰雪包裹或懸掛，這就是雨凇。有人將雨凇等同于凍雨，其實雨凇和凍雨形成的物理機制和結果確實是相同的，但仍有一定區別。凍雨是一種天氣現象，而雨凇是凍雨的結果，是一種災害或景觀。

寒潮引發的凍雨天氣會使電線上積滿雨凇，雨凇最大的危害是使供電線路中斷，高壓線高高的鋼塔在下雪天時，可能會承受2～3倍的重量，但是如果有雨凇的話，可能會承受10～20倍的電線重量，電線或樹枝上出現雨凇時，電線結冰后，遇冷收縮，加上風吹引起的震蕩和雨凇重量的影響，能使電線和電話線不勝重荷而被壓斷，幾公里以及幾十公里的電線桿成排傾倒，造成輸電、通訊中斷，嚴重影響當地的工農業生產。歷史上許多城市出現過高壓線路因為雨凇而成排倒塌的情況。

2 熱力融冰法

在導線周圍附加熱源，或是利用導線自身進行發熱來將冰雪消除掉，這就是熱力融冰法。當前的熱力融冰法主要包含過電流法、電路短路法、直流融冰3種。

第一種過電流是利用導線的電阻，通過比平時更高的電流從而發出更高的熱量，來達到融冰的目的。不過該技術由于對于導線的負載要求過大，過程消耗時間過長，因此一直沒有被推廣開來。第二種利用短路電流，把輸電線短路連接，導線表面會形成熱量來達到破冰的目的。該技術當中有三相短路、兩相短路、單相短路，還有使用短路電磁來除冰的技術等。我國在融冰時大面積使用的是三相短路技術。不過該技術同樣有缺陷存在，應用該技術會影響到電網系統的正常運行，而且短路會消耗大量電量，技術人員的操作非常繁瑣，其技術難度也有很高要求。第三種是直流融冰，把覆冰線路當作負載對象，兩端接入直流電源，然后施加低壓電源使導線逐漸加熱從而融化冰層，該技術的主要難點在于電源需要能提供恒定的直流供電，并且在加熱過程中電源能夠對一些狀態變化有著快速的反應，來保證穩定的電流供給。

3 機械除冰法

使用一些機械設備將導線上的冰層脫落，這就是機械除冰法。當前的機械除冰法包括外力敲打、滑輪刮鏟、電磁除冰、機器人除冰等。

外力敲打法就是工人在現場使用一些敲擊設備直接敲打線路將冰層砸落，這種方法簡單直接但是只能在10kV以內的小電壓短距離線路中使用，并且人工除冰還存在效率低、工作量大等問題，因此這種方法只是在遇到一些緊急情況時使用，真正應用到的機會是非常少的。

輪滑鏟刮是利用輪滑，工作人員直接控制其在冰層上滑動，導線受力之后彎曲，而冰層則直接碎裂。利用輪滑鏟刮的好處是效率高、技術難度低、消耗小、價格便宜，現在的輸電線路除冰主要使用的就是這種方法。其缺點在于受地形影響較大，且安全性需要再做一些完善。

利用電磁力進行破冰是先使線路短路，短路之后輸電線路會產生一些磁力，導體之間就會互相碰撞而將冰層砸落。這種方法目前還沒有推廣，是由于導線短路之后出現電壓降低、系統不穩定的情況還沒有更好的方法進行解決，因此并沒有進行推廣。

4 自然除冰法

不依靠外力，只依靠自然的力量進行除冰，就是自然除冰法。在輸電線路上的具體應用為：安裝阻雪環裝置、平衡錘裝置等，輸電線路上積累一定程度的冰層之后，在自然風的吹動下會自行脫落。該方法雖然很簡單易行，但是自身偶然性過強，不能受到穩定的控制。還可以在導線表面涂上一層憎水材料或者是吸熱涂層，不過該方法目前還有一些技術上的問題沒有解決，依然不能使用。

除了這些方法之外，還有諸如人力除冰法、激光除冰法等技術還在研究當中，其中人力除冰法是工人使用棍棒或是拉桿直接敲打電線，將冰層敲打下來，這種方法存在效率低下、環境影響過大、工人人身安全不易保障等缺陷。

激光除冰是將高功率、高能量的激光用來除冰的一種方法，這種方法可以遠距離除冰，還有不需接觸、外加熱源、不用添加電網內部設備、除冰過程不需要斷電等優點，其缺點是激光設備的通病：設備系統過大、成本要求高、除冰不夠靈活。

5 機器人除冰法

在輸電線路上安裝行走機器人，能夠自動、重復地進行冰層清除工作，這種方法也可以歸屬到機械除冰當中，是未來輸電線路除冰的發展方向，其優點非常明顯：電量消耗低、工作效率高、工作人員無傷亡、工作過程不需要停電等。很多發達國家在很早以前就開始了機器人除冰法的研究，我國在近些年開始相關方面的研究，十多年的努力已經換來了很好的成效。當前研究的輸電線路除冰機器人可在野外惡劣環境下長時間工作，代替電力工人完成各種復雜危險的巡檢任務。當輸電線路出現覆冰時，機器人將啟動隨身配置的機械除冰裝置，從而自動清除線路覆冰，避免人工上線除冰帶來的危險，還可大大降低勞動強度，顯著提高除冰效率。

使用機器人除冰，其除冰性能主要體現在除冰機構上，利用傳動機構的快速轉動，利用除冰構件將輸電線路上的冰層鏟除掉。當前的輸電線路除冰機器人在使用過程中，首先將機器人吊裝到除冰線纜上安裝好，通過地面遙控裝置控制微波裝置對線纜覆冰內部結構進行破壞，然后啟動銑刀裝置清除線纜覆冰。除冰機器人在導線覆冰厚度為10～75mm時適用。也就是說，在冰層強度過高時，除冰效果就不是很理想了。

例如湖北宜昌供電公司所轄的35～220kV輸電線路所穿越區段，如夷陵區百里荒、長陽火燒坪、五峰千丈崖，都是輸電線路重冰區，特別是嚴冬及初春季節，常出現霧凇和雨凇現象，造成覆冰，容易產生輸電線路舞動、閃絡，給輸電線路運行維護帶來諸多困難。如圖1所示，宜昌供電公司與三峽大學聯合研制的除冰機器人應用到輸電線路上，在地面無線遙控系統操控下，“除冰機器人”可連續工作，其過障能力、連續工作能力、破冰能力均通過考驗。“除冰機器人”歷時三年多研制成功，相關人士介紹，線路“除冰機器人”的廣泛運用，將提高當地供電線路維護科技水平，克服重冰山區線路除冰難題，從而提升宜昌供電保障水平。

6 結語

我國的電力系統正在飛速發展，輸電線路出現的結冰與積雪問題對于電力網絡的安全有著非常大的威脅。在除冰方面的研究任重而道遠，怎樣才能解決好效率、性能、能耗、風險等多方面的問題，不斷提升除冰技術，這是今后工作的重點方向。

參考文獻

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