輸配電線(xiàn)路快捷除冰裝置研制

韓翔宇，李 婷，李 博，李建國(guó)

(1.烏蘭察布供電公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000;2.阿拉善供電公司，內(nèi)蒙古 阿拉善左旗 750306；3.內(nèi)蒙古蒙高電力發(fā)展有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080)

輸電線(xiàn)路覆冰是指在0 ℃左右時(shí)，發(fā)生雨雪交加，輸電線(xiàn)路被雪凇覆蓋，所形成的災(zāi)害事件。輸電線(xiàn)路覆冰導(dǎo)致機(jī)械荷載增大，導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)、絕緣子串和桿塔等所承受的冰重以及覆冰舞動(dòng)等，容易造成導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)斷線(xiàn)或倒塔事件發(fā)生。輸電線(xiàn)路覆冰形成條件及性質(zhì)可分為5種類(lèi)型：雨凇覆冰、混合凇、軟霧凇、白霜、雪。其中，白霜與雪會(huì)使絕緣子串短接，造成線(xiàn)路跳閘，對(duì)線(xiàn)路設(shè)備損傷造成的危害較小；雨淞、混合淞覆蓋在輸電線(xiàn)路表面，通常會(huì)使導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)、絕緣子串掛點(diǎn)、鐵塔及金具等承受覆冰外力，此時(shí)導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)受到風(fēng)力會(huì)成倍增加懸掛點(diǎn)支撐力，超過(guò)設(shè)計(jì)值，最終導(dǎo)致倒塌、斷線(xiàn)事件發(fā)生。另外，輸電線(xiàn)路如遇覆冰舞動(dòng)時(shí)，輸電線(xiàn)路懸掛點(diǎn)的承載力瞬間增大數(shù)倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值，會(huì)使線(xiàn)路金具斷裂或鐵塔彎曲變形，甚至倒塔現(xiàn)象發(fā)生。

1 輸電線(xiàn)路覆冰通常采取措施

1.1 建設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)措施

為避免或減少覆冰引起的事故，在覆冰區(qū)域較為嚴(yán)重的地區(qū)建設(shè)輸電線(xiàn)路時(shí)，應(yīng)采取如下技術(shù)對(duì)策：①在建設(shè)初期，選擇線(xiàn)路路徑時(shí)，應(yīng)盡可能避開(kāi)明顯的容易形成覆冰的地段或塔位；②如無(wú)法避開(kāi)覆冰區(qū)域，盡可能采用小檔距設(shè)計(jì)，減少導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)與桿塔的承載；③提高線(xiàn)路設(shè)計(jì)的安全標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)抗冰能力；④考慮運(yùn)行中采用大電流融冰；⑤采用防覆冰導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)等裝置。

1.2 運(yùn)行中輸電線(xiàn)路防覆冰措施

①在重覆冰區(qū)，對(duì)于檔距較大的塔段，進(jìn)行增加桿塔改造；②將懸垂絕緣子串改為雙串，減少導(dǎo)線(xiàn)掉線(xiàn)事件發(fā)生；③導(dǎo)線(xiàn)覆冰落地后人工進(jìn)行除冰工作；④利用竿式抖動(dòng)導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)進(jìn)行除冰工作；⑤利用繩索過(guò)滑輪進(jìn)行除冰；⑥變電站直流融冰技術(shù)，將變電站線(xiàn)路側(cè)斷開(kāi)，一端短接，另一端通直流，以導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱的方式進(jìn)行融冰。

其中：大電流融冰僅適合于電壓較低的小導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)路；對(duì)于大容量、大導(dǎo)線(xiàn)的超高壓線(xiàn)路，融冰需要很大功率，難以實(shí)現(xiàn)。防冰導(dǎo)線(xiàn)和其他防冰裝置還缺少成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。因此，對(duì)于路徑難以避開(kāi)重冰區(qū)的線(xiàn)路，主要還是采取提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)抗冰能力的措施。但大幅度提高設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)將使線(xiàn)路造價(jià)急劇上升，而且在勘察設(shè)計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確預(yù)計(jì)沿線(xiàn)可能出現(xiàn)的最大覆冰厚度往往是很難的。因此，既要保證安全也要合理控制工程造價(jià)是重冰線(xiàn)路的重要研究課題。

圖1 導(dǎo)線(xiàn)落地人工除冰

2 傳統(tǒng)導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)除冰方式存在的問(wèn)題

線(xiàn)路停電后，人工除冰，使用木質(zhì)或橡膠等材質(zhì)工具進(jìn)行敲打，工作人員處于高空區(qū)域，危險(xiǎn)性較大，容易造成人身傷亡事件發(fā)生。

如圖2所示，采用竿式地面敲打覆冰，人員勞動(dòng)強(qiáng)度極高，竿梢力度較小，除冰效果一般，而且竿子必須有足夠高度，對(duì)于110 kV及以上塔位較高線(xiàn)路無(wú)法進(jìn)行。

圖2 竹竿除冰

利用懸掛繩索除冰，容易造成繩索勾掛而難以退出繩索現(xiàn)象；經(jīng)過(guò)多次繩索試驗(yàn)過(guò)程中，繩索除冰1-2檔后斷裂。

變電站直流融冰技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，但因其造價(jià)較高，又因經(jīng)過(guò)直流融冰后的導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)短路電流極易老化、斷股發(fā)生，而且變電站內(nèi)部操作繁瑣。在我國(guó)南方地區(qū)云南、貴州等地均有采納。

3 輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)除冰裝置的研制

3.1 除冰裝置基本原理

如圖3所示，除冰裝置基本原理是導(dǎo)線(xiàn)滑輪正下方裝設(shè)有壓冰轉(zhuǎn)子，壓冰轉(zhuǎn)子的背面同軸處裝設(shè)牽引滑輪。地面電工利用牽引繩上下運(yùn)動(dòng)可使壓冰轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子裝設(shè)刀片，與導(dǎo)線(xiàn)間隔為2 mm～3 mm，從而將導(dǎo)線(xiàn)冰柱擠壓破裂掉落地面，達(dá)到除冰效果。

①上固定桿；②滑輪擋片；③導(dǎo)線(xiàn)滑輪；④導(dǎo)線(xiàn)；⑤合頁(yè)；⑥牽引滑輪；⑦壓冰轉(zhuǎn)子；⑧下固定桿；⑨牽引繩

3.2 制作基本要求

3.2.1 壓冰轉(zhuǎn)子位置確定。如圖4所示，壓冰轉(zhuǎn)子上裝有一定弧度的刀片，安置時(shí)位置應(yīng)于導(dǎo)線(xiàn)最近處為2 mm～3 mm為宜，從而達(dá)到不傷擊導(dǎo)線(xiàn)，如遇覆冰厚度低于2 mm～3 mm時(shí)也無(wú)須除冰。

圖4 壓冰轉(zhuǎn)子與導(dǎo)線(xiàn)間隙確定

3.2.2 安裝合頁(yè)的作用。安裝除冰裝置前，將合頁(yè)處擋板打開(kāi)，進(jìn)入導(dǎo)線(xiàn)位置后，合上擋板，并將固定板鎖住。

3.2.3 滑輪軸承要求。滑輪軸承采用普通耐用即可，使用前軸承應(yīng)敷設(shè)潤(rùn)滑油。

3.2.4 導(dǎo)線(xiàn)滑輪要求。制作中，選擇導(dǎo)線(xiàn)滑輪時(shí)應(yīng)盡可能比導(dǎo)線(xiàn)直徑大，按導(dǎo)線(xiàn)覆冰厚度15 mm設(shè)計(jì)，這樣有利于滑輪在覆冰的導(dǎo)線(xiàn)上通行。在人工地面牽引時(shí)先將滑輪順線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)方向滑動(dòng)，當(dāng)覆冰下落時(shí)，無(wú)須再使用上下?tīng)恳K而帶動(dòng)壓冰轉(zhuǎn)子進(jìn)行除冰；如覆冰牢固時(shí)使用上下?tīng)恳K帶動(dòng)壓冰轉(zhuǎn)子進(jìn)行除冰。

3.2.5 牽引滑輪要求。牽引滑輪主要用于人工地面繩索抽拉帶動(dòng)壓冰轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，是除冰的主要元件，此滑輪制造時(shí)盡可能表面采用防滑設(shè)計(jì)，例如采用硅膠、橡膠等防滑涂層，使?fàn)恳K與滑輪產(chǎn)生一定的摩擦力，更好地帶動(dòng)壓冰轉(zhuǎn)子正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 應(yīng)用過(guò)程

4.1 懸掛除冰裝置

塔上電工攜帶導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)除冰裝置及牽引繩登塔至懸掛點(diǎn)，將除冰裝置合頁(yè)打開(kāi)，掛至導(dǎo)線(xiàn)或地線(xiàn)上，閉鎖合頁(yè)。

4.2 間隙調(diào)整

塔上電工調(diào)節(jié)壓冰轉(zhuǎn)子螺栓與導(dǎo)線(xiàn)或地線(xiàn)間隙2 mm～3 mm，鎖緊調(diào)節(jié)螺栓。

4.3 地面電工配合試?yán)?/h3>

地面電工牽引繩試?yán)想姽び^察合適無(wú)誤，未傷及導(dǎo)線(xiàn)或地線(xiàn)后，地面電工開(kāi)始來(lái)回抽拉裝置，并沿導(dǎo)線(xiàn)下方前進(jìn)。

4.4 除冰過(guò)程

整檔線(xiàn)除冰完成后，地面電工拉牽引繩返回，再次將未清除覆冰清理。

4.5 拆除除冰裝置

裝置位移至掛點(diǎn)處，塔上電工將裝置合頁(yè)閉鎖打開(kāi)，取下除冰裝置攜帶下塔。

5 結(jié)束語(yǔ)

輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)除冰工作非常艱苦，因覆冰后導(dǎo)線(xiàn)或地線(xiàn)載重量增大，高空作業(yè)人員不能進(jìn)入導(dǎo)線(xiàn)側(cè)，所以采用滑輪式除冰。此除冰裝置研制上可能存在缺陷，再加上機(jī)械結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)，語(yǔ)言表達(dá)無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。未來(lái)除冰工作時(shí)應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行不斷改進(jìn)，或增加電動(dòng)傳動(dòng)功能，會(huì)使效果大大增強(qiáng)。