微探架空输电线路覆冰在线监测装置及防护措施

王璇 原辉

【摘 要】在电网的实际运行过程中，输电线路覆冰是常见的一种气象灾害，它会严重影响电路运行的安全性和稳定性。在我国输电线路发展中，覆冰发生的几率非常高，因而出現了绝缘子断裂、导线断线等事故，对电力系统的安全造成了很大的威胁。所以，针对架空输电线路覆冰问题需要安装在线监测系统，对覆冰进行准确的检测，从而制定有效的防护措施，保证架空输电线路能够正确运行。论文针对架空输电线路覆冰问题展开讨论，分析覆冰在线检测装置，并提出架空输电线路覆冰的有效防护措施。

【Abstract】In the process of actual operation of power grid， icing of transmission lines is a common meteorological disaster， which will seriously affect the safety and stability of circuit operation. In the development of transmission lines in China， the probability of icing is very high， so there are accidents such as insulator fracture， wire disconnection and so on， which pose a great threat to the safety of power system. Therefore， in order to solve the problem of icing of overhead transmission lines， it is necessary to install on-line monitoring system to detect icing accurately， so as to formulate effective protective measures to ensure the correct operation of overhead transmission lines. This paper discusses the problem of icing of overhead transmission lines， analyzes the icing on-line monitoring device， and proposes effective protection measures for icing of overhead transmission lines.

【关键词】架空输电线路;覆冰;在线监测装置;防护

【Keywords】overhead transmission lines; icing; on-line monitoring device; protection

【中图分类号】TM752                                            【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069 （2020） 01-0189-02

1 引言

由于微气象、特殊地理位置等原因，输电线路在运行过程中常会发生覆冰问题，这会导致线路杆塔倾斜倒塌、导地线断裂等严重事故，电网的安全运行由此会受到威胁，情况严重时整个区域内会大面积停电，从而造成巨大的经济损失。因此，在线监测装置对处理架空输电线路覆冰问题有重要作用。有关单位需要充分了解其结构和应用办法，以保证在架空输电线路覆冰危害防控中发挥出最大的效用，有效防护输电线路，确保其能够正常、稳定地运行。

2 架空输电线路覆冰的形成

因为架空线路的分布涉及较广的范围，在实际运行过程中常常处于露天环境下，因此会承受自然环境和大自然变化的影响，导致架空线路在实际运行过程中出现较多故障问题。依照相应的调查研究显示：多种故障问题的出现多是源于季节性因素的影响。架空输电线路的覆冰主要是在初冬或初春时期出现，在线路的导线、避雷线以及绝缘子串等多个部位均能看到冰、霜等混合而成的曲冰层。这是一种相对结实且紧密的透明冰层，应该及时分析出现这种情况的原因，方便采取合理的应对举措。覆冰的情况还与线路本身的走向存在着极为密切的联系，一些冷热空气交汇的部位，覆冰情况会更加的严重。覆冰一旦出现在导线或者是绝缘子上，就会延长一些停留时间，这就会使线路的运行受到影响，其停留的时间与气温和风力等都存在着关系，短则可持续几小时，长则达到几天的时间。

3 探析架空输电线路覆冰在线监测装置

3.1 架空输电线路覆冰在线监测装置的结构

随着时代的不断发展，当前的架空输电线路监测装置系统与传统的监测装置系统相较发生了一定的变化，它采用了在线监测装置、传输网络、以及主站系统这3级的网络架构，其中在线监测装置结构包括了三个部分。首先是高电位在线监测装置，它在输电线路上直接安装即可，主要收集的数据包括导线的图像、导线的温度等，进而将其输送到主站系统中[1]。高电位在线监测装置监测覆冰的厚度主要是以导线应力为前提条件，施工操作相对较为简单。其次是低电位在线监测装置，它通常在输电杆塔地线支架上进行安装，供电需求主要依靠的是蓄电池和太阳能电池板，对图像的采集可以手动实现或定时获取。最后，当采集完相关信息之后对图像进行压缩处理，进而按照特定的通讯方式将数据传输至主站系统。

3.2 架空输电线路覆冰在线监测装置的检测方法

通常来说，在线检测装置会大量收集气象数据、导线覆冰后的有关数据等，同时，还会结合相关的监控图像，将这些数据整合，判断出杆塔、输电线路、绝缘子等结构中的覆冰状态。在这个过程中检测的方式有多种，包括视频观察手段、导线倾斜角检测办法及气象分析手段等。其中视频观察手段在目前应用来说相对成熟。它主要是在线路杆塔上部安装检测装置，以保证能够全面检测杆塔和线路等部分的覆冰状况。不过这种方式在遇到恶劣风暴和冰雪天气时，容易导致视频模糊，检测效果受到影响。导线倾斜角检测办法是将测量球装置在输电线路上，不仅可以测量导线的电流及导线的温度，还会对覆冰状态下导线所发生的弧垂变化进行检测。另外，气象分析手段是将检测装置安装在输电线路上，这种检测装置除了能够检测各种气象条件，还可以检测导线的温度，当完成检测之后，各种数据会传输到监控总站[2]。

4 架空输电线路覆冰的有效防护措施

4.1 架空输电线路覆冰交流融冰防护策略

在带负荷且没有停电的情况下可以应用交流线路实现对架空输电线路覆冰的防护，同时也可以参照线路覆冰的状况，对线路进行停电处理，从而达到短路融冰效果。通常来说，短路手段的操作比较简单，技术也相对成熟，但是在负荷线路较大的情况下，停电会对区域内的用户造成巨大危害[3]。这种覆冰防护措施凭借线路发热来完成融冰的目的，所以要对线路的电流进行扩展，在实际应用过程中，技术人员需要按照电网的潮流分布情况进行调整，促使导线的电流能够高于临界水平，从而达到防护输电线路覆冰的目的。同时，还可以使用无功功率融冰的办法，即对功率进行递减从而获取较多的无功，将导线的温度进行提升，通常来说，技术人员可以对电压的相位进行直接调整。但要注意的是，这种手段在控制无功功率时非常困难，而且还会影响整个电网系统的稳定性，所以较少使用。

4.2 架空输电线路覆冰直流融冰防护策略

关于交流融冰防护措施我国应用时间较早，技术水平也相对较高，但是随着经济的发展，需求电量大幅增加，这同时意味着电压等级在提升，交流融冰防护技术受到了电源容量的阻碍，超过500kV的长线路等融冰问题很难得到解决。而只留融冰防护手段则能弥补这一不足之处。在两种技术的相同条件下，因为受到涡流作用的影响，交流短路对融冰的发热功率非常高，同时它对电流容量的要求也很高。而直流融冰防护技术却不同，尽管对输电线路融冰的效果和交流融冰防护技术一样，但是它应用的条件较为宽松，面对电压高低等级的不同，它同样可以实现输电线路的融冰效果[4]。

4.3 架空输电线路中合理运用新型材料

为了及时规避一些覆冰问题的出现，应该积极运用新型的材料构建起架空输电线路，更好地保护强化输电线路的运行效果。可以使用复合芯软铝导线，其结构重点是新型的材料所制成的芯线，通过碳纤维的中心层和玻璃包覆制成了单根芯棒，这样可以及时将传统芯线加以替代，由此更好地规避一些隐患。这种新型的导线体现出耐高温、容量大等优势之处，属于世界上少有的能够代替传统钢芯铝绞线和铝合金导线的材料，其彰显出产业化的发展模式，在具体运用过程中，能够及时地满足经济性及安全环保的要求。

4.4 架空输电线路选择合理布设方式

针对经常出现覆冰的区域，应该及时将耐覆冰式线路合理的架设起来，这样的线路杆塔在实际运用过程中，往往呈现出强度較大、档距较短等多种多样的问题。为了避免出现碰线的问题，导线还需要积极借助科学合理的布置方法，如水平排列的手段，同时还需要在这样的基础上适当增加导线和避雷线之间的距离。在对线路的路径进行选择时，应该及时规避冷热空气交织的区域，如果是覆冰相对严重的地区，上述提及的措施远远不够，还应该重视线路被破坏的问题。在实际运行过程中，应该密切关注导线上是不是出现了覆冰的情况，采取合理的措施及时地将其消除，常用的手段是将导线上的覆冰加以清理，可以采取的手段包含电流溶解法和机械除冰法。

5 结语

覆冰是架空输电线路运行中的一大危害，在这种情况下机械和电气的功能会受到一定的影响，其中会发生导线断裂、线路跳闸等情况，在覆冰严重的情况下，电力通信会受到中断，造成区域内经济损失。因此，覆冰在线监测装置对架空输电线路的运行具有重要的作用，相关人员需要明确其结构和使用办法，以更好地开展架空输电线路覆冰的防护工作。

【参考文献】

【1】武国亮，龚芳馨，罗永勤，等.架空输电线路覆冰在线监测装置及防护措施[J].电子制作，2015（16）：78-79.

【2】陈波，赵建坤，赵建利，等.架空输电线路覆冰在线监测系统的开发与应用[J].内蒙古电力技术，2018（4）：10-14.

【3】谢运强.架空输电线路在线监测系统关键技术研究及开发[J].建材与装饰，2018，532（23）：244-245.

【4】王燕，杜志叶，阮江军.高压架空输电线路覆冰情况下风险评估研究[J].电力系统保护与控制，2016（10）：91-97.