高压架空输电线自动防冻方案

庄绍林

(青岛千和电子有限公司，山东青岛266410)

0 引言

高压架空输电线(以下简称架空输电线)在潮湿的环境中遇到冷空气，特别是高空温度比低空温度高的条件下落雨时，由于低空中的架空输电线低于0°C，表面容易结冰，导致架空输电线超重断裂，或铁塔和线杆的倒塌，造成大面积停电事故，给工农业生产、居民生活和国防设施造成重大损失，因此，必须高度重视和避免。

1 目前解决的方法

从近期文献报道可知，遇到架空输电线结冰时，大多数采用人工敲击，迫使架空输电线的冰层脱落。这种方法费工、费时，极其落后。采用这种方法，停电时间相当长，经济损失和社会影响都是较大的，这种方法必须废弃。另一种方法是切断输电线中导电的铝线，采用其芯内的钢丝通电。因钢丝电阻较大，可产生较高热量，融化冰层，但电压降太大，无法正常供电，而且可靠性差，也无法推广。总之，目前还没有比较科学的实施方法。

2 自动防冻的方案

所谓的自动防冻，即在架空电线即将结冰时，自动提高架空电线的表面温度，这样既可防止架空输电线结冰，又不影响正常送电，做到冻雨期间能正常、安全地送电。

2.1 采用的方法

在架空输电线的表面附着一种含有传感和控制两种功能的合为一体的防冻自动控制器。该防冻自动控制器一端与电源相连，另一端与附着在架空电线表面的发热电线相连。当温度小于3°C时，防冻自动控制器自动接通电源，将电流输入到附着在架空电线表面的发热电线并产生热量，使架空电线表面温度升高;当温度达到12°C时，防冻自动控制器断开，终止发热电线的供电。当架空电线表面温度从12°C下降到3°C时，则重复上述过程。若架空电线平时的表面温度高于3°C时，该装置将停止工作。这样周而复始，架空电线表面永远不会结冰，可保证正常安全供电。

2.2 自动防冻架空线路的组成

图1为自动防冻架空线路的组成。图中，P1变压器(上游);P2变压器(下游);V1变压器输入电压;V2发热电线电压(380 V);V3输出电压;V4下游变压器的输入电压;V5下游变压器的输出电压;V6发热电线电压;A1、B1、C1分别为附在架空输电线 A、B、C 表面的发热电线;A2、B2、C2分别为附在架空输电线D、E、F表面的发热电线;F1～F6防冻自动控制器。

图1 自动防冻的架空输电线路示意图

由图1可知，架空线表面附着的发热电线是由上游变压器通过转换变压器变换的独立电压供电，例如:由上游220 kV的变压器变换为380 V电压单独供给发热电线，而架空电线仍以220 kV输送。

由于发热电线附着在高压架空线上，因此应具有良好的绝缘，并按轴向弧状直接紧贴于高压架空线上表面。

这样做的好处是:原架设好的高压架空线不需更换，只需将发热电路直接附着在原架空线上即可;而新架设线路时，可与架空电线同步安装。若在原架设好的高压架空线安装自动防冻装置，则应在上游增加输出电压为380 V的变压器，其功率应大于下游发热电线的总功率。另外，制造防冻自动控制器时，应注意其与高压架空线之间有良好的绝缘，并与发热电线的功率大小相匹配。这样，仅增加三种部件，即防冻自动控制器、发热电线和供给发热电线配套的变压器(送380 V电压)。因此，制造成本低，施工难度小，既节省材料，耗能也低，而且，对于新、旧线路均可施工。

3 技术要求和材料选择

(1)防冻自动控制器应有的功能:自动检测被测物体的温度，并按设定的温度上下限值开启与关闭。本设备上下限值为≤3°C开启，≥12°C关闭，温度误差≤±2°C;控制电流强度＞10 A，并应做好绝缘处理，其耐电压等级为大于100 kV。目前国内有几家厂商可以胜任。

(2)发热电线功能:通入380 V电压后，能产生足够的热量并传热到架空线上，使其表面温度升高。要求发热电线每千米产生的热能应大于13 kJ。发热电线内外层应采用高绝缘材料，最外层宜采用抗紫外线的硅橡胶。

4 结束语

综上所述，采用附着在高压架空输电线上防冻自动控制器和发热电线后，即可解决冻雨结冰问题。但是，这仅仅是一种设计方案，如何实现，还需电力部门以及相关设备制造商共同合力研究和生产，并首先应用于某一段试验线路，经实践验证后可进一步推广使用。