發(fā)布時(shí)間：2020-10-15所屬分類(lèi)：電工職稱(chēng)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：目前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，分析冰災(zāi)發(fā)生的氣候背景等因素，詳細(xì)闡述國(guó)內(nèi)外目前采用和正在研究的防冰新技術(shù)的原理和應(yīng)用情況，從有效性、安全性、技術(shù)性、可操作性和經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)這些防冰除冰技術(shù)及方法進(jìn)行了綜合評(píng)估，并對(duì)
摘要：目前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，分析冰災(zāi)發(fā)生的氣候背景等因素，詳細(xì)闡述國(guó)內(nèi)外目前采用和正在研究的防冰新技術(shù)的原理和應(yīng)用情況，從有效性、安全性、技術(shù)性、可操作性和經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)這些防冰除冰技術(shù)及方法進(jìn)行了綜合評(píng)估，并對(duì)其應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景做出了評(píng)估。得到在電網(wǎng)設(shè)備的防冰方法中，不存在既具有安全性、可操作性，又能有效且經(jīng)濟(jì)的防冰技術(shù)的結(jié)論。提出在輸電網(wǎng)絡(luò)防冰除冰工作中，應(yīng)把預(yù)防電網(wǎng)冰雪災(zāi)害工作放到更加重要的位置，重視輸電網(wǎng)絡(luò)覆冰的理論研究，認(rèn)真分析冰災(zāi)原因，不斷研究新技術(shù)、新方法，提高防冰水平的建議。
關(guān)鍵詞：輸電線路;覆冰;冰災(zāi)特點(diǎn);防冰技術(shù);評(píng)價(jià)
1中國(guó)電網(wǎng)覆冰與冰災(zāi)特點(diǎn)
1.1污穢的存在加劇了絕緣子覆冰閃絡(luò)的幾率
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，燃煤電廠、鋼鐵廠、化工廠、水泥廠等高污染、高排放企業(yè)日益增多，除塵和除硫不達(dá)標(biāo)的工業(yè)鍋爐折算容量高達(dá)1億多kW，排放出大量的污染物。通過(guò)高污染、高排放企業(yè)附近地區(qū)的輸電線路，便會(huì)在線路、絕緣子、鐵塔、金具等設(shè)施上產(chǎn)生大量污穢物，過(guò)去的無(wú)污染或輕污染區(qū)，現(xiàn)在逐步上升為重污染地區(qū)。線路上的污穢物或浮塵極大地影響了其輸電設(shè)施表面的光滑度，并使其憎水性能下降，為覆冰和積雪準(zhǔn)備了充分條件。事實(shí)證明，污染越嚴(yán)重的地區(qū)，發(fā)生覆冰、冰閃、雪閃、霧閃等災(zāi)害的機(jī)率就越高。
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1.2桿塔和線路結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致覆冰多樣化，冰災(zāi)形成機(jī)理差異較大
20世紀(jì)80年代以來(lái)，中國(guó)電網(wǎng)的電壓等級(jí)由220kV提高到330kV和500kV及以上，但因輸電線路自身結(jié)構(gòu)的變化不僅抗御惡劣氣候襲擊的能力沒(méi)有增加，而且還有所下降。這是因?yàn)殡S著電壓等級(jí)的提高，輸電線路普遍采用分裂導(dǎo)線。每根子導(dǎo)線之間的距離為30mm左右，客觀上更容易使幾根子導(dǎo)線上的覆冰或積雪連為一體，形成巨大的冰桶體或冰雪桶體，尤其是每相導(dǎo)線或每極的子線迎風(fēng)面覆冰達(dá)到一定重量便會(huì)扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)后再覆冰便形成更加堅(jiān)實(shí)的冰桶體，使一相或一極線路的質(zhì)量成數(shù)倍或數(shù)十倍的增加。冰桶體形成后導(dǎo)線迎風(fēng)面大大增加，直接導(dǎo)致風(fēng)雪交加時(shí)線路荷載又成倍增加。
1.3覆冰與冰災(zāi)具有典型的微地形、微氣候特征
隨著中國(guó)電網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展，電源點(diǎn)尤其是水電站到用電負(fù)荷中心的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，大容量、遠(yuǎn)距離的特高壓輸電工程將在未來(lái)電網(wǎng)格局中充占據(jù)主導(dǎo)，這使中國(guó)大量東西或偏東西走向的輸電線路比純南北走向的線路更容發(fā)生覆冰災(zāi)害。在冬天，穿過(guò)這些區(qū)域的輸電線路容易覆冰，在極端天氣條件下，極易形成冰災(zāi)。
2防治輸電線路出現(xiàn)覆冰事故的主要技術(shù)
2.1做好防冰準(zhǔn)備，及時(shí)除冰
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究得知，輸電線路覆冰多發(fā)生在分水嶺以及有湖泊地帶，因此，在建設(shè)輸電線路時(shí)，應(yīng)繞開(kāi)這些地區(qū)，這也是目前最有效避免輸電線路覆冰發(fā)生的辦法。對(duì)于那些難以繞開(kāi)的地區(qū)，在實(shí)際建設(shè)輸電線路時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦闻c氣候進(jìn)行設(shè)計(jì)，研究可能發(fā)生覆冰的機(jī)率，確保其具有極強(qiáng)的抗冰能力，從而防止電力設(shè)備與電氣設(shè)備受到損壞[3]。此外，還應(yīng)及時(shí)除冰。現(xiàn)階段具有三十多種除冰方法，但總的歸結(jié)起來(lái)主要有三類(lèi)：①熱力除冰，這種除冰方式就是運(yùn)用熱源或輸電線自身的熱量融化覆蓋在輸電線路上的冰雪。這就需要相關(guān)工作人員提升線路電流，通過(guò)焦耳效應(yīng)完成加熱工作，如常見(jiàn)的負(fù)荷融冰和短路融冰就是典型代表。另外，還可以加熱電阻絲等對(duì)邊際電流進(jìn)行加;②機(jī)械除冰。這種除冰辦法通常需要人工作業(yè)將覆冰鏟除，典型代表有滑輪鏟刮;③自然脫冰。這樣除冰方法主要是依靠自熱風(fēng)力完成脫冰工作，具有簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，但卻會(huì)極易發(fā)生輸電線跳躍情況，引發(fā)線路事故。
2.2防止覆冰出現(xiàn)閃絡(luò)情況
①利用倒“V”絕緣子串。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究得知，這種方式的自潔功能很好，很少有積塵存在。如果出現(xiàn)局部電弧，電離氣體就會(huì)自動(dòng)擴(kuò)散，有效防止閃絡(luò)情況;②增加絕緣子串，阻斷冰柱。可以安裝硅橡膠子串，并在輸電線的上中下三處安裝，這樣就能阻斷冰柱，防止污流出現(xiàn);③增設(shè)草帽型絕緣子串。這種措施不僅能夠有效防止閃絡(luò)情況，還能減少跳閘現(xiàn)象，但其中也存在一定缺陷，即直徑過(guò)大，檢修難度加大。
2.3做好防舞工作
要做好輸電線路的防舞工作，應(yīng)從三方面進(jìn)行。①做好避舞工作，線路舞動(dòng)通常發(fā)生在覆冰以后，且風(fēng)力較大地區(qū)，因此在選擇輸電線路建設(shè)地址時(shí)，應(yīng)避免在冬季多風(fēng)地點(diǎn)和山谷等地方進(jìn)行，對(duì)于線路走向，應(yīng)順應(yīng)冬季主導(dǎo)風(fēng)向，盡量減少線路舞動(dòng)。②抗舞工作。抗舞工作不應(yīng)在線路舞動(dòng)以后再進(jìn)行，應(yīng)不斷提升輸電線路的電氣能力與機(jī)械能力強(qiáng)化抗舞功能，如在實(shí)際工作中，可以適當(dāng)?shù)脑黾訔U塔高度使桿塔具有良好的舞動(dòng)能力，或提升金具耐性，這樣即便發(fā)生了線路舞動(dòng)情況也不會(huì)出現(xiàn)損害或松動(dòng)情況。③抑制舞動(dòng)。要做好抑制舞動(dòng)工作，應(yīng)結(jié)合防舞機(jī)理完成工作，增設(shè)抑制舞動(dòng)裝置。如轉(zhuǎn)變輸電線路性能，失諧舞就是其典型代表。或提升輸電線路系統(tǒng)完成抑制舞動(dòng)，典型代表有自阻尼線路。這些都是有效防止線路舞動(dòng)的主要方式。
2.4提高絕緣子串電氣耐受能力
1)提高絕緣子抗冰閃能力的方法。①增加絕緣子串長(zhǎng)。重慶大學(xué)的試驗(yàn)表明，絕緣子串交直流冰閃電壓與串長(zhǎng)基本呈線性關(guān)系[29-31]，故在易覆冰地區(qū)，可以采取適當(dāng)增加絕緣子串長(zhǎng)的方法來(lái)提高絕緣子串的抗冰閃性能;②優(yōu)化絕緣子布置方式。根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，絕緣子覆冰閃絡(luò)基本上發(fā)生在懸垂串上，未發(fā)現(xiàn)耐張串和V型串、倒V串絕緣子冰閃，這說(shuō)明冰閃概率與絕緣子串組裝型式密切相關(guān)。2008年冰災(zāi)后，發(fā)生冰閃事故的線路大多數(shù)采用插花方式或改為倒V形布置方法。5a的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，優(yōu)化絕緣子布置方式具有明顯的抑制冰閃的效果;③采用防覆冰絕緣子。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)已經(jīng)證明，防覆冰絕緣子可以調(diào)大爬距，防止不同覆冰厚度、不同污穢程度和不同海拔高度下的閃絡(luò)。2008年11月，近千支110~500kV新型防冰復(fù)合絕緣子在湖南等地供電線路抗冰改造工程中成功掛網(wǎng)。4a的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，此種新型防冰復(fù)合絕緣子具有很好的防冰效果，而且較一般產(chǎn)品更不易積污，能夠更持久地保持傘裙的清潔，該產(chǎn)品的防雷、防雨、防鳥(niǎo)害能力也有相應(yīng)提高。2)提高絕緣子抗冰閃能力的綜合評(píng)估。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，增加串長(zhǎng)、優(yōu)化絕緣子布置方式和采用新型的防冰復(fù)合絕緣子都能有效提高絕緣子串的抗冰閃性能。
2.5加裝大盤(pán)徑絕緣子
在懸垂絕緣子串上端加裝大盤(pán)徑絕緣子，可以將橫擔(dān)上流下的冰水與絕緣子串本身的覆冰隔斷，從而起到防冰的作用，同時(shí)又有一定的防鳥(niǎo)效果。
這種措施對(duì)一般的降雪、降霧天氣有較好的防范作用，但當(dāng)絕緣子串本身的覆冰較重時(shí)，就失去了效果，因?yàn)榻^緣子串本身產(chǎn)生的熔冰水已足以形成短路，同時(shí)隨著橫擔(dān)上熔冰水的下落，大盤(pán)徑絕緣子外側(cè)的冰凌逐步增長(zhǎng)，雖能與絕緣子串保持一定距離，但也會(huì)短接一部分空氣間隙，從而降低閃絡(luò)電壓。
3結(jié)語(yǔ)
1)輸電線路覆冰具有典型的微地形、微氣候特征，但不同結(jié)構(gòu)物覆冰形成機(jī)理差異較大;2)設(shè)計(jì)和建設(shè)達(dá)不到實(shí)際抗冰需要，環(huán)境污染加劇了絕緣子覆冰閃絡(luò)的幾率，均給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)重大威脅;3)在電網(wǎng)設(shè)備的防冰方法中，不存在既具有安全性、可操作性，又能有效且經(jīng)濟(jì)的防冰技術(shù);4)在輸電網(wǎng)絡(luò)防冰除冰工作中，應(yīng)把預(yù)防電網(wǎng)冰雪災(zāi)害工作放到更加重要的位置，重視輸電網(wǎng)絡(luò)覆冰的理論研究，認(rèn)真分析冰災(zāi)原因，不斷研究新技術(shù)、新方法，提高防冰水平。——論文作者：任禹嘉
