基于高压输电线路覆冰问题研究

何仕俊

【摘 要】高压输电线路一旦覆冰，就会影响线路的正常运行管理以及电力系统的正常供电。本文对高压输电线路覆冰现象进行了较为详细的研究，并针对存在的问题提出相应的解决方案。

【关键词】高压输电线覆冰问题；分析研究；直流融冰技术

0 前言

在科学技术快速发展的今天，电力对国家综合国力的提高有着重要的作用。但是在我国普遍存在着高压输电线路覆冰的现象，近年来，我国南方大部分地区遭受罕见的冰雪灾害，尤其是广西境内在高寒山区新建的风电场发生的覆冰问题，造成巨大的经济损失，输电线路覆冰严重地威胁着国家电网的安全稳定运行以及供电的可靠性影响人们的生活。因此对高压输电线路覆冰进行研究分析具有重要的意义。

1 高压输电线路覆冰的原因以及影响因素

1.1 高压输电线路覆冰的原因

高压输电线路会覆冰主要是因为以下原因：对影响覆冰的因素不是非常的了解，所以输电线的走向选择的不合理；对于像我国南方容易发生冰雪灾害的地区，由于恶劣的环境条件，输电线路的机械性能、电气性能以及抗冰的能力下降。

1.2 影响高压输电线路覆冰的主要因素

高压输电线路覆冰是一个物理过程，能否形成覆冰受到很多方面的因素影响。高压输电线路所处的地理位置，当地的环境、温度以及输电线所被悬挂的高度都会影响覆冰的形成。自然界大气层中的水蒸汽在接触0摄氏度以下的环境时，就会成冰，如果发生与高压输电线路碰撞，就会在输电线上形成覆冰，广西境内在高寒山区新建的风电场发生的覆冰问题，主要就是因为这种环境气候因素。水结冰受温度的影响，所以，冬季相对于夏季更易使高压输电线路覆冰，海拔较高的地区高压输电线路越容易形成覆冰，且覆冰越厚。有关调查显示，冬季覆冰大多是处于北风或西北风，所以高压输电线路在构建时要尽可能的避免这种东西走向。

2 高压输电线路覆冰的危害

高压输电线路由于覆冰，会使得输电线承受过大的压力，一旦超过自身所能承受的最大值，就会发生输电线路断裂，甚至发生杆塔倒塌，在某种程度上对人们的生命造成威胁。高压输电线路覆冰时，形成的结冰会对输电线产生一定的拉力作用，输电线会形成一定的弧度，原有的形状发生改变，破坏了输电线原本的各个线之间的间距，当两输电线间距离小于安全距离时，会加大事故发生的概率。在建造高压输电线路时，电力工人会在输电线上安装绝缘子串，输电线覆冰时，绝缘子串也会覆冰，会降低绝缘能力，这时一旦覆冰融化，就会使绝缘子串发生短路，进而造成接地事故。

3 防止高压输电线路覆冰的措施

3.1 防止高压输电线路覆冰的措施

为防止高压输电线陆覆冰，应尽可能避免导线呈东西走向，尽可能选择海拔较低的地区。

3.2 高压输电线路除冰的措施

随着科学技术的发展，应对高压输电线路覆冰现象，人们已经发现了很多种方法，并已经将其运用到解决高压输电线路覆冰问题的实际工作中。相关调查数据表明直流融冰技术与交流融冰技术是应用最为广泛的除冰方法，此外还有热力除冰、机械除冰、被动除冰等方法。

3.2.1 交流融冰技术

由于交流融冰技术具有很多的优点，我国在20世纪80年代就开始采用此种方法来解决高压输电线路覆冰的问题。交流融冰技术需要与变电站进行连接，通过变电站来提供除冰过程中所需要的电力来源。交流融冰技术是一个整体的概念，包括很多的分支，其中主要分支为交流冲击短路融冰、零起升流融冰和负荷融冰。交流冲击短路融冰利用输电线系统提供的电源，使输电线发生短路的方法。相对于交流冲击短路融冰技术，零起升流融冰需要借助一定的外界能量来提供增加输电线的电流，使输电线路的末端发生短路，进而使覆冰融化的技术方法。负荷融冰即是增加覆冰输电线的负荷电流，当负荷电流达到一定的程度时会使覆冰融化的技术方法，减轻输电线的覆冰载荷。上述3种方法是交流融冰技术中使用较为广泛的方法。

3.2.2 直流融冰技术

作为当前公认的，解决高压输电线路覆冰问题的最有效，最安全的方法，直流融冰技术主要是利用较低的电压来支持已经覆冰的输电线融化覆冰所需的电流。直流融冰技术一般是通过电力系统提供所需的电量，经过一系列的整流变压装置进行融冰的过程。与其他各种融冰技术相比，直流融冰技术有很多的优点：融冰所需的电压与电流可以被电力系统直接调节，其输出的融冰电流会依据具体的输电线的直径以及长度情况而定；直流融冰技术操作较为简单，需要的相关部件较少，并且对于输电线系统的影响较小。

4 现有的融冰技术存在的问题及改进工作

4.1 现有融冰技术存在的问题

虽然已有诸多的融冰技术已被应用到实际中，但不可否认，国内外研究和应用的防冰除冰技术效果并不是很理想，在实施的过程中没有办法做到从根本上解决高压输电线路覆冰问题，这些方法目前还有待优化改进。方法与技术技术不成熟、操作困难、成本较高是目前融冰除冰方法中存在的主要问题。交流融冰技术虽然可以融冰，但是也存在一些不足：随着科学技术对电力的更高要求，国家的高压输电线路系统变得越来越复杂，而交流融冰技术在电流以及电容量上根本无法满足500kV以上等级输电线路的要求；交流融冰技术在实际的操作过程中，更加复杂、麻烦；该系统效率较低，如果发生较大面积的全网线路覆冰现象，很难快速完成除冰；融冰刀闸易受覆冰影响，活动受到限制，不能正常操作，影响融冰的进程。直流融冰技术虽然应用较为广泛，但也尚存在一些问题：由于工原理、性质的要求，直流融冰技术对设备与技术的要求较高，系统较为复杂，存在电量损失，耗电量多于其他的融冰方法，相比于其他的方法需要的资金投入更大。

4.2 提高融冰效果的改进工作

虽然国内外已经研究出很多的解决高压输电线路覆冰问题的措施，但从实施的效果来看，仍旧需要国家的有关部门作一些改进的工作：要加强对高压输电线路覆冰的成因与机理进行深入的研究，完善覆冰监测系统，实时对高压输电线路进行监测；利用计算机技术全面的收集、记录观测的覆冰数据，建立详细的数据网络系统；在已有的各种防止高压输电线路覆冰方法的基础上，要结合科学技术，不断研究新的技术，比如机器人除冰。架空线路绝缘化也是改造融冰技术的一个较好的方法。架空地线绝缘化改造相对较为简单容易，但是改造的过程中，会对输电线系统产生一定的影响，输电线可能会发生断裂与短路，在改造的过程中要充分考虑会发生的意外情况。在进行高压输电线路架空线路的绝缘化改造时，相关人员要注意自身的人身安全，做好相应的应对措施。由于架空线路绝缘化改造会对雷的反击产生一定的影响，所以在进行架空地线绝缘化改造的时候，也要注意进行防雷害的改造。

5 总结

高压输电线覆冰问题，是全世界都要面对的共同的难题。虽然目前已经有很多的除冰技术，并且取得了一定程度上的进步，但仍旧存在一些不足，需要完善。各国在解决高压输电线路覆冰这一问题时，要根据本国的输电线的具体情况处理，要完善已有的抢修与治理体系，保证输电线路可以长期安全稳定的运行，更好地为人民服务。

【参考文献】

[1]陈义刚，范松海.架空地线的绝缘化改造及融冰方法[J].四川电力技术，2012，35（3）：74-77.

[2]刘春城，李宏男，刘佼.高压输电线路抗冰灾的研究现状与发展趋势[J].自然灾害学报，2012，21（1）：155-160.

[责任编辑：汤静]