浅谈电网防冰融冰技术及应用

张红伟

（淮北双龙矿业有限公司，安徽 淮北 235000）

浅谈电网防冰融冰技术及应用

张红伟

（淮北双龙矿业有限公司，安徽 淮北 235000）

为应对越来越频繁的冰灾对电力系统基础设施的严重危害，就过电流融冰法、交流短路融冰法、利用直流电流加热线路融冰以及其他融冰方法进行论述，为电网融冰提供理论方法与指导，以减少电力冰灾给国民经济和人民生活造成的损失。

电网安全运行；防冰融冰；技术保障

供电系统在遭遇的各种自然灾害中，冰灾是最严重的威胁之一，当严重冰灾持续来袭时，输电线路难免会出现覆冰。受大气候、微地形、微气象条件的影响，又因为发生冰害事故时往往天气恶劣、冰雪封山交通受阻、通信中断、抢修十分困难，因而经常造成系统长时间停电，给工农业生产造成严重损失，尤其给人民生活带来不便，经济损失惨重。据查相关资料：我国从60年代初期就出现供电线路覆冰事故；1990年1月30日晚，常德洞庭湖区35kV以下线路因大风及冰冻影响，造成104条线路跳闸，16条线路断线、倒杆。最为严重的就是2008年初，我国南方大部分地区遭受冻雨天气，当地电网设施受到严重破坏，直接经济损失达到150多亿元。同样，国外类似事故也时有发生。

近些年来，冰灾破坏程度越来越强，影响越来越广，应对难度也越来越大。电力系统在工程和运行中如何应对电网覆冰带来的危害，成为一项重要课题。往往形成一条供电线路完全把冰融完需要几个小时甚至更长时间，如果融雪期间，线路不堪重负就有可能发生倒杆或断杆现象，那么就有可能前功尽弃，严重影响电网安全或造成大面积停电，融冰准备的仓促性，操作的复杂性，耗时的长期性供电的安全性等等这一切问题直接制约输电线路的融冰工作，如果能够有效的提高融冰操作时间，那就大大降低了威胁性，采取“抗、改、避、防、融、除”六项综合措施，推进防冰减灾技术应用，防冻融冰已成为生产管理常态工作。

当严重的冰灾持续来袭时，露天电力设备和输电线路覆冰在所难免，因此有必要对这些电网设备进行除冰。对露天电力设备，如隔离开关、绝缘子等，目前广泛应用的方法是采用断电后利用水冲洗或热风吹，通过对流热交换溶解这些设备上的覆冰；也有通过机械外力除冰的。

一、过电流融冰法

过电流融冰技术是在线路导线或地线上通过加以高于正常电流值的传输电流，提高电路产热量，从而达到融冰目的，其大致可分为以下几种：

（1）带负荷融冰法；

（2）基于移相器的带负荷融冰法；

（3）用自耦式变压器对特殊结构的多分裂导线进行融冰法。

110kV及以下线路大都为馈线网络，而且负荷自然分布，利用潮流来调整可能性较小，常用的手段有：增加受端感性无功补偿，降低电压值，电阻不变的情况下增大线路中的电流，通过转移负荷至融冰线路所在变电站。不同型号的220kV输电线路在温度和风速适宜的条件下需要的融冰功率在220kW～534MW之间，当前我国220kV的电网线路仍是省级的骨干线路，电网之间的联系较强，运用断开电源、转移负荷、停运线路等手段，可以达到调整对抗潮流的目的。

对其电厂出线、主要输电断面和负荷中心线路进行过电流融冰可行性分析，结果表明，接入220kV电压等级的电厂出线部分实施过电流融冰可行，负荷中心环网不具备过电流融冰的可行性。

二、交流短路融冰法

短路电流融冰法就是在架空线路的某一点装设三相融冰短路线（但不接地），再对线路送实际融冰电源，经过一段时间后，线路发热，从而将架空线路上的覆冰融化。据查，我国自1976年起就采用这种技术对供电线路进行处冰，工作中常采用以下两种方法：

1.先将线路短路，由发电机带融冰线路零起升流。一般情况下，零起升流法只适用于需要的融冰电流较小的输电线路，且要求发电机容量较大。

2.先将线路短路，控制断路器对三相短路线路进行全电压冲击合闸。

这种方法，必须根据融冰电流及短路电流大小选用适宜的短线回路阻抗，一般的都是通过第一级的电压对相应的高一级的线路实行短路融冰，电压水平维持在正常的运行状态，这是重要环节，要重点把握。

对于220kV线路导线较长时，必须选择相应容量的融冰电源，提供形成短路电源。2GJ－2×400线路采用110kV来作为融冰电源时，这时最大的融冰线路长度可达137km，在电线上的覆冰厚度，以及外界气温和风速一定的条件下，融冰电源的选取与融冰线路的型号、长度、线路短路容量有关。如果500kV系统接入短路，发生故障有可能影响系统区域过大，就难以确保系统的维稳运行，这样对于500kV或更高电压等级的输电线路来讲，因为难以找到满足要求的融冰电源，这样选取的交流短路融冰方案是不可行的。融冰电源点所对应的线路条数与之的比例争取做到7～8：1；同时，同一融冰电源点对应所融线路的条数，尽量均匀，充分结合原有融冰电源点的设置，尽量优化，做到既不重复布点，又能减轻原有融冰电源点的负担。尽量优先考虑新建发电厂（尤其是水电厂）作为零升融冰电源，但在实际运用中应充分了解机组的特性，核实是否符合要求。

三、利用直流电流加热线路融冰

直流融冰是将覆冰线路作为负荷，提供直流电源产生较低的电压来提供短路电流，使之产生热量，加热导线，从而达到覆冰融化的目的的一种融冰方法。这种方法直流电流产生的热量必须大于导线散热量和融冰热量之和，电线上的覆冰才能融化。其一，线路所通融冰电流I必须达到一定的数值；其二，融冰电流确定以后，融冰装置的电源容量（Pdc）对应一定长度的线路（电阻为R），并且装置的输出电压也受到IR的限制。

据报道：湖南中试所联合有关单位开发了小容量直流融冰装置，并对1条23km长的110kvLGJ－240导线经行了直流融冰试验，2008年1月份对1条23km长的110kV（LGJ－240型号）线路经行了实际融冰测试，融冰电流850A，24min内成功融冰，效果良好。

四、其它除冰方法

1.机械除冰

机械除冰法：滑轮刮铲法是目前唯一可行的输电线路除冰的机械方法，其过程是由地面工作人员拉动可以在线路上行走的滑轮达到铲除覆冰的目的。基本的机械除冰法因其对设备、环境要求较低。机械外力除冰最早采用有“ad hoc”法、华伦铲刮法和强力震动法，其中滑轮刮铲法较为实用，其耗能小、价格低廉，但操作困难、安全性能亦需完善。但该方法并不适用于我国西部高海拔、地形复杂地区。

2.被动除冰

被动除冰就是依靠自然的力风、地球吸引力、随机散射和温度变化等被动脱冰的方法。这种方法不需要附加外界能量条件，已经运用到输电线路上的有线夹、除冰环、阻雪环、憎水憎冰涂料、风力锤等来预防或减少输电线路上的覆冰。这种方法的优点是费用低，但也有一定的缺点就是不能完全阻止覆冰的形成，这只仅仅适用于特定的地区，范围较窄。

3.热力融冰

增大导线的传输电流融冰或采用短路电流融冰，加装低距离温度磁环或低距离温度磁力线，促使导线自身发热，温度升高。这种融冰方法要消耗较高的电能。

这几种方法以外，也有利用电磁脉冲、气动脉冲、电晕放电、电子冻结、碰撞前颗粒加热和冻结等防冰除冰的方法，但这些都是理想或试验阶段中，未能实现，还不够成熟，还需要加以研究和探讨。而最近国内外比较热门的机械除冰法主要通过除冰机械人来完成，目前国内外设计的除冰机械人通常由爬行机构、越障机构、除冰机构三部分组成，并且向着小型化、实用化、可越障、智能化的方向发展。

总之，电网的防冻融冰工作是一项复杂的系统工程，要针对于现场实际情况，选择针对性的除冰方式，把危害造成的经济损失降低到最低。

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X924.4

A

1671-8275（2012）03-0091-02

2012-02-28

张红伟（1978-），男，安徽淮北人，淮北双龙矿业有限责任公司助理工程师。

责任编辑：訾兴建