输配电线路快捷除冰装置研制

韩翔宇，李 婷，李 博，李建国

(1.乌兰察布供电公司，内蒙古 乌兰察布 012000;2.阿拉善供电公司，内蒙古 阿拉善左旗 750306；3.内蒙古蒙高电力发展有限公司，内蒙古 呼和浩特 010080)

输电线路覆冰是指在0 ℃左右时，发生雨雪交加，输电线路被雪凇覆盖，所形成的灾害事件。输电线路覆冰导致机械荷载增大，导线、地线、绝缘子串和杆塔等所承受的冰重以及覆冰舞动等，容易造成导线、地线断线或倒塔事件发生。输电线路覆冰形成条件及性质可分为5种类型：雨凇覆冰、混合凇、软雾凇、白霜、雪。其中，白霜与雪会使绝缘子串短接，造成线路跳闸，对线路设备损伤造成的危害较小；雨淞、混合淞覆盖在输电线路表面，通常会使导线、地线、绝缘子串挂点、铁塔及金具等承受覆冰外力，此时导线、地线受到风力会成倍增加悬挂点支撑力，超过设计值，最终导致倒塌、断线事件发生。另外，输电线路如遇覆冰舞动时，输电线路悬挂点的承载力瞬间增大数倍，远远超过设计值，会使线路金具断裂或铁塔弯曲变形，甚至倒塔现象发生。

1 输电线路覆冰通常采取措施

1.1 建设时设计措施

为避免或减少覆冰引起的事故，在覆冰区域较为严重的地区建设输电线路时，应采取如下技术对策：①在建设初期，选择线路路径时，应尽可能避开明显的容易形成覆冰的地段或塔位；②如无法避开覆冰区域，尽可能采用小档距设计，减少导线、地线与杆塔的承载；③提高线路设计的安全标准，增强抗冰能力；④考虑运行中采用大电流融冰；⑤采用防覆冰导线、地线等装置。

1.2 运行中输电线路防覆冰措施

①在重覆冰区，对于档距较大的塔段，进行增加杆塔改造；②将悬垂绝缘子串改为双串，减少导线掉线事件发生；③导线覆冰落地后人工进行除冰工作；④利用竿式抖动导线、地线进行除冰工作；⑤利用绳索过滑轮进行除冰；⑥变电站直流融冰技术，将变电站线路侧断开，一端短接，另一端通直流，以导线发热的方式进行融冰。

其中：大电流融冰仅适合于电压较低的小导线线路；对于大容量、大导线的超高压线路，融冰需要很大功率，难以实现。防冰导线和其他防冰装置还缺少成熟的应用经验。因此，对于路径难以避开重冰区的线路，主要还是采取提高设计标准增强抗冰能力的措施。但大幅度提高设计安全标准将使线路造价急剧上升，而且在勘察设计时要准确预计沿线可能出现的最大覆冰厚度往往是很难的。因此，既要保证安全也要合理控制工程造价是重冰线路的重要研究课题。

图1 导线落地人工除冰

2 传统导线、地线除冰方式存在的问题

线路停电后，人工除冰，使用木质或橡胶等材质工具进行敲打，工作人员处于高空区域，危险性较大，容易造成人身伤亡事件发生。

如图2所示，采用竿式地面敲打覆冰，人员劳动强度极高，竿梢力度较小，除冰效果一般，而且竿子必须有足够高度，对于110 kV及以上塔位较高线路无法进行。

图2 竹竿除冰

利用悬挂绳索除冰，容易造成绳索勾挂而难以退出绳索现象；经过多次绳索试验过程中，绳索除冰1-2档后断裂。

变电站直流融冰技术是一项新技术，但因其造价较高，又因经过直流融冰后的导线经过短路电流极易老化、断股发生，而且变电站内部操作繁琐。在我国南方地区云南、贵州等地均有采纳。

3 输电线路导线、地线除冰装置的研制

3.1 除冰装置基本原理

如图3所示，除冰装置基本原理是导线滑轮正下方装设有压冰转子，压冰转子的背面同轴处装设牵引滑轮。地面电工利用牵引绳上下运动可使压冰转子不停地旋转，转子装设刀片，与导线间隔为2 mm～3 mm，从而将导线冰柱挤压破裂掉落地面，达到除冰效果。

①上固定杆；②滑轮挡片；③导线滑轮；④导线；⑤合页；⑥牵引滑轮；⑦压冰转子；⑧下固定杆；⑨牵引绳

3.2 制作基本要求

3.2.1 压冰转子位置确定。如图4所示，压冰转子上装有一定弧度的刀片，安置时位置应于导线最近处为2 mm～3 mm为宜，从而达到不伤击导线，如遇覆冰厚度低于2 mm～3 mm时也无须除冰。

图4 压冰转子与导线间隙确定

3.2.2 安装合页的作用。安装除冰装置前，将合页处挡板打开，进入导线位置后，合上挡板，并将固定板锁住。

3.2.3 滑轮轴承要求。滑轮轴承采用普通耐用即可，使用前轴承应敷设润滑油。

3.2.4 导线滑轮要求。制作中，选择导线滑轮时应尽可能比导线直径大，按导线覆冰厚度15 mm设计，这样有利于滑轮在覆冰的导线上通行。在人工地面牵引时先将滑轮顺线路导线方向滑动，当覆冰下落时，无须再使用上下牵引绳而带动压冰转子进行除冰；如覆冰牢固时使用上下牵引绳带动压冰转子进行除冰。

3.2.5 牵引滑轮要求。牵引滑轮主要用于人工地面绳索抽拉带动压冰转子转动，是除冰的主要元件，此滑轮制造时尽可能表面采用防滑设计，例如采用硅胶、橡胶等防滑涂层，使牵引绳与滑轮产生一定的摩擦力，更好地带动压冰转子正常运转。

4 应用过程

4.1 悬挂除冰装置

塔上电工携带导线、地线除冰装置及牵引绳登塔至悬挂点，将除冰装置合页打开，挂至导线或地线上，闭锁合页。

4.2 间隙调整

塔上电工调节压冰转子螺栓与导线或地线间隙2 mm～3 mm，锁紧调节螺栓。

4.3 地面电工配合试拉

地面电工牵引绳试拉，塔上电工观察合适无误，未伤及导线或地线后，地面电工开始来回抽拉装置，并沿导线下方前进。

4.4 除冰过程

整档线除冰完成后，地面电工拉牵引绳返回，再次将未清除覆冰清理。

4.5 拆除除冰装置

装置位移至挂点处，塔上电工将装置合页闭锁打开，取下除冰装置携带下塔。

5 结束语

输电线路导线、地线除冰工作非常艰苦，因覆冰后导线或地线载重量增大，高空作业人员不能进入导线侧，所以采用滑轮式除冰。此除冰装置研制上可能存在缺陷，再加上机械结构性设计，语言表达无法达到预期效果。未来除冰工作时应及时发现问题进行不断改进，或增加电动传动功能，会使效果大大增强。