一起330kV架空线路覆冰监测及直流融冰案例

张涛允

一起330kV架空线路覆冰监测及直流融冰案例

张涛允

（国网甘肃省电力公司电力科学研究院 730070）

通过330kV线路覆冰在线监测装置对线路覆冰提前预警，同时通过在效的在线数据支持，采用固定式直流融冰装置对线路成功融冰，保证了输电线路安全运行。

线路覆冰；在线监测；直流融冰

1 引言

输电线路输送距离长、穿越地形复杂，分布面积广，在恶劣气候条件下极易产生覆冰。输电线路覆冰危害主要表现在绝缘子闪络、线路跳闸、导线舞动、断线、倒塔等，严重时可导致电网瘫痪。

受限于大容量电源，交流融冰很难在大截面的导线上实施，而直流融冰由于不存在线路感抗，对电源容量的要求大大降低。特别是2008年冰灾后，国网公司将直流融冰技术作为输电线路除冰的主要发展发向。

本文重点介绍某330kV输电线路通过覆冰在线监测装置及时发现线路覆冰并采取直流融冰，消除了线路隐患。

2 线路基本情况

该线路电压等级为330kV，于2009年投运，发生覆冰线路区域为#090～#093杆塔之间线路，线路长度4224.15m，导线型号为LGJ-300/50，四分裂，导线截面348.26，额定载流量960A，最大允许电流1200A。

该线路海拔1200m，由于特殊的地理位置及山脉走向影响，气候复杂多样，从河谷到山顶，随着地势逐步升高，气湿热量急剧递减，气候由亚热带递变至暖温带、温带及寒温带，降水量随海拔的升高而增加，冬季易产生覆冰，尤其在空气潮湿、气温下降至-5～0℃、风速为3～15m/s时，如遇大雾或小雨天气，随着天气骤然变冷，出现雨雪天气，将在导线上形成较厚的覆冰层，严重危害输电线路的安全运行。

3 线路覆冰的成因及监测

3.1 线路覆冰的成因

线路覆冰主要由气象条件决定，是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素决定的综合现象。当具备了形成覆冰的温度和水汽后，风将大量的过冷却水不断吹向线路，与导线碰撞而被截获并逐步增大形成覆冰现象。

覆冰首先在线路的迎风面上增长，当迎风面达到某一厚度时，导线因重力作用而发生扭转，从而出现新的迎风面。如此，导线通过不断扭转，使线路覆冰不断增长，最终导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。

除了风向、风速大小会影响覆冰外，线路走向和导线直径等都会影响覆冰的形成。一般来说，东西走向的导线比南北走向更易形成覆冰，另外，导线越粗覆冰也越严重。

3.2 线路覆冰的监测

该线路#090杆塔装设了一套覆冰在线监测装置，2015年2月27日0：00，监测装置发出预警，监测到线路覆冰超过2mm；16：00，覆冰值超过5mm。27日夜间至28日，覆冰值超过6mm，最大达到6.8mm。

图1 在线监测等值覆冰厚度曲线

4 线路融冰

4.1 融冰方法

目前架空线路融冰方法有30余种，大致可分为机械除冰法、自然除冰法、热力融冰法三大类，主要有电磁脉冲除冰、人工除冰、化学涂料除冰、可控硅整流融冰、复合导线融冰和短路融冰等方法。

机械除冰法主要利用输电线路导线的力学效应破坏覆冰的力学平衡而使其脱落，以电磁脉冰除冰、滑动铲除冰和人工除冰为主。

自然除冰法不能阻止冰的形成，但有助于限制冰灾，如平衡锤技术、允许导线升降技术和在导线上安装阻雪环等。另外，利用憎水性和憎水性涂料防冰是通过减少冰和水与导线的附着力来防止结冰，具有简单易行、成本低的特点，是具有潜力的防覆冰方法。

热力融冰法的基本原理是在线路上通过高于正常电流密度的传输电流以获得焦耳热进行融冰。常见的热力融冰方法有过电流防冰融冰法、带负荷融冰法、高频激励融冰法、复合导线融冰法、交流短路电流融冰法等。

基于对以上各种融冰方法的研究，对于发生大范围的输电线路覆冰问题，热力融冰法是最有效的方法；对于出现在局部范围内的覆冰问题，可将机械除冰作为一种辅助措施。

4.2 直流融冰

直流融冰主要是通过对输电线路施加直流电压，使导线发热对输电线路进融冰。直流融冰技术先进，不需要很大负荷，可在一定范围内对不同长短的单条线路进行融冰，操作简单。

针对该线路覆冰情况，采用固定式（可控硅）融冰装置，通过引入变电站10kV电源，通过三绕组整流变压器后，送入12脉波可控硅整流器，经整流后输出3000V/1400A的直流，以达到融冰目的。

2015年2月28日10：00启动融冰程序，16：00正式开始加载电流融冰，在融冰过程中，通过覆冰在线监测装置进行监控。18：10，线路等值覆冰厚度由6.5mm除为0.3mm（如图1所示），现场融冰观测人员可明显看到脱冰过程，导线覆冰逐步脱落，未发生脱冰跳跃。至18：40三相导线脱冰均超过90%，达到了融冰目的。

图2 线路中相、右相融冰前照片

图3 线路中相、右相融冰后照片

5 总结

冰害对输电线路的安全稳定运行产生很大影响，因此必须采取有效措施，防治事故的发生。由于该330kV架空线路杆塔上装设了覆冰在线监测装置，在覆冰厚度达到2mm时提早发出预警，当覆冰厚度增长到6mm时，采取了有效的融冰措施，通过覆冰在线监测装置在融冰过程中的数据支撑，避免了线路事故的发生。同时，该线路融冰也是固定式直流融冰装置在330kV线路成功应用的典型案例。

[1]赵岩，段艳丽.输电线路柔性直流融冰技术研究.城市建设理论研究：电子版，2014.

[2]陈夫.110kV及以上输电线路直流融冰的安全控制技术研究.科技传播，2014.

[3]傅闯，饶宏，许树楷.输电线路融冰技术研究与应用评述.南方电网技术，2012.

[4]胡毅.电网大面积冰灾分析对策探讨.高电压技术，2008.

[5]黄新波，刘家兵，蔡传.电力架空线路覆冰雪的国内外研究现状.电网技术，2008.

TM752

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1004-7344（2016）31-0092-02

2016-10-12

张涛允（1984-），男，甘肃庆阳人，工程师，研究生，从事电力系统状态监测及诊断分析工作。