湖北输电线路覆冰的运行维护

输电线路覆冰的运行维护该如何进行

1. 线路结冰的分类

冰盖是受微气象、微地形、温度、湿度、冷暖空气对流、环流和风等因素影响的综合物理现象。根据线形结冰的明显特点分类，可分为雾凇、粒状雾凇、结晶雾凇、湿雪雾凇、混合雾凇

按冰的形成机理可分为降水冰、云冰和凝结冰。其中，降水结冰产生白霜，云结冰常产生白霜，凝结结冰产生结晶白霜。

2. 线覆冰形成过程(读书自学)

3.冰雪覆盖线路的必要气象条件

输电线路表面覆冰，必须满足以下气象条件:(1)空气温度和导线表面温度低于0℃;②空气相对湿度在85%以上;③风速大于1m/s。

4. 影响钢丝覆冰的因素

(1)气象因素的影响

影响导线结冰的气象因素有四个，即空气温度、风速和风向、空气或云中过冷水滴直径、空气中液态水含量。

(2)季节的影响

输电线路结冰主要发生在前一年11月至次年3月，尤其是初冬和春寒季节。1月和12月几乎是所有重复冰区平均气温最低的月份，但湿度相对较低。11月和2月下旬到3月上旬，由于湿度较高，虽然平均气温比1月和12月高，但电线结冰比1月严重。

(3)高度的影响

①海拔的影响

②钢丝悬吊高度对结冰的影响

(4)地理环境影响

在风暴露程度较好或空气和水分充足的地区，如山顶、迎风坡、湖泊和被云包围的山坡，冰雪覆盖程度也更严重。

(5)线路方向的影响

导线冰与线向冰在冬天的天气大多是北风或米斯特拉尔连接南北,风向平行导体轴,单位时间内,单位面积上的水和雾粒子的电线是远低于东西方的东西方导体线,风和电线成90°角，使导体覆冰最严重。因此，在冰封严重地区选择线路走廊时，应尽量避免导线的东西向。东西向导体不仅覆冰严重，而且容易产生不均匀的覆冰，引起冰舞。

(6)导线本身的影响

线材本身的条件包括线材的刚度、直径、通过电流的大小等因素。

①导线刚度

②导线直径

③负荷电流与电场

三、输电线路冰害故障类型、特点

覆冰对线路的危害有过负荷、覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子冰闪，会造成杆塔变形、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。

（一）过负荷

即线路覆冰后的实际重量超过设计值很多，从而导致架空输电线路机械和电气方面的事故。从负荷方面分，可分为垂直负荷、水平负荷、纵向负荷。

1、垂直负荷。2、水平负荷。3、纵向负荷。

（二）导线覆冰舞动、脱冰跳跃事故

输电线路不仅承受其自重、覆冰等静荷载，而且还要承受风产生的动荷载。在一定条件下，覆冰导线受稳态横向风作用，可能引起大幅低频振动，即舞动。此外，导线脱冰跳跃也会使导线发生舞动。导线舞动是威胁输电线路安全运行的重要因素。

1、覆冰导线在风作用下发生舞动

此类导线舞动的形成主要取决于3个因素，即覆冰、风激励和线路的结构与参数。

（1）覆冰。线路覆冰是舞动的必要条件之一。

（2）风的激励。当导线覆冰、风速为 4～20m/s，风向与线路走向的夹角不小于 45°时，导线易发生舞动。

（3）线路结构及参数条件，大截面的导线要比常规截面的导线易产生舞动。

2. 钢丝除冰跳变不均匀，出现跳变

覆冰导线在温度升高、自然风力或人为振动和冲击下，会产生不均匀或间歇性的除冰。电线除冰不均匀还可能导致机械或电气事故。因为导线覆冰量的增加,相应的张力增加,凹陷也有所下降,当长或整个文件脱冰,因为线弹性储能迅速转化为动能和势能的线,跳线,舞蹈,因此,使相邻挂车绳作剧烈摆动时，钢丝绳两端张力均有显著变化。

跳线的结果是线与地之间的安全距离变小，引起地线闪络或短路，烧线，使线路跳闸;由于导线两端动张力变化明显，动冲击容易损坏线夹、绝缘子串及吊点，甚至损坏塔头。导体和避雷针的跳跃跳跃所产生的冲击力也会使直塔绝缘子串打滑损坏;张力导流管线本身的除冰反弹或塔的除冰，大量的冰落在中间排水管线上也会引起排水管线和横臂的闪络。

(3)绝缘子串闪冰事故

1. 绝缘子闪冰故障的形成原因

(1)大气环境污染严重，极易发生闪冰旅行。

(2)若绝缘子串覆冰过厚，则爬坡距离减小，冰闪电压力减小。

2. 绝缘子串类型对闪冰故障的影响

统计结果表明，悬空串基本发生冰闪现象，而拉紧串和v形串绝缘子则无冰闪现象发生，说明冰闪现象发生的概率与绝缘子串的装配类型密切相关。其原因如下:(1)拉弦上的冰柱与v型弦之间的间隙不易搭建;(2)本系列产品本身具有良好的自洁效果，对本系列产品污染少;(3)该系列在融化过程中难以形成渗透水膜，渗透水膜是该系列发生冰闪的重要原因。

3.寒冰与环境温度的变化有直接关系

四、输电线路防结冰设计方法

为了提供稳定的供电服务，对输电线路的防结冰和防跳线技术进行了研究。原则上，防止结冰事故的方法可分为防冰方法和除冰方法。

（一）认真调查气象条件、避开不利的地形

（二）采取抗冰措施

对于确定为重覆冰地段的输电线路，可根据其具体情况采取以下预防抗冰措施。

1．防倒塔断线措施：

（1）在海拔较高、湿度较大、雨凇和雾淞易于形成的山顶、风口、垭口地带，对较长的耐张段，宜在中间适当位置设立耐张塔或加强型直线塔，以避免一基倒塌引起的连环破坏。对其他微地形、微气象特性明显，历史上覆冰频繁发生的线段，也应参照事故线路安排技改和加强。另外，针对地线上覆冰密度大这一特点，应加强地线支架的补强。

（2）对于档距较大的重覆冰地段，采取增加杆塔、缩小档距的措施，以增加导地线的过载能力，减轻杆塔荷载，减小不均匀脱冰时导地线相碰撞的机遇。对重覆冰区新建线路应尽量避免大档距，使重覆冰区线路档距较为均匀。对于35kV线路，档距一般在 250m以下；对于 110kV线路，档距一般在 300m以下；对于220kV线路，档距一般在 400m以下；对于 500kV线路，档距一般在500m以下；当地形受限制必须采用较大档距时，宜采用耐张塔或采用其他加强措施。

（3）加强杆塔、缩短耐张段长度。将事故频繁、荷重较大、两侧档距相差较大及垂直档距系数小于0.6的直线杆塔采用加固措施后改为耐张塔；对于横跨峡谷、风口处则改为孤立档，并相应加强杆塔。例如，对前后档距或高差角较大的铁塔提高冰厚等级，铁塔主材可选用Q390或Q420高强度钢，提高强度。

（4）改善杆塔结构、扩大导线与地线的水平位移。

（5）为减少或防止覆冰后钢芯铝绞线断线或断股，重覆冰区输电线路导线可采用高强度钢芯铝合金线或其他加强型的抗冰导线

（6）为减轻或防止重覆冰区线路由于不平衡张力作用和脱冰跳跃振动而损害导线，宜采用预绞丝护线条保护导线。

（7）对于悬挂角与垂直档距较大的直线杆塔采用双线夹，以增加线夹出口处导线的受弯强度。受微地形影响而产生由下往上吹的风使导线容易产生跳跃的局部地段，应采用双联双线夹，使绝缘子串强度增加，避免绝缘子球头弯曲或折断。

2. 绝缘子串冰闪的预防措施

(1)悬式绝缘子串增加大直径伞裙阻挡法。(1)切断大直径绝缘子。冰柱应在直线悬式瓷绝缘子串的上、中、下部更换大直径绝缘子，以阻挡冰柱的桥接。(2)特制合成绝缘子，将原来运行的合成绝缘子替换为顶部、中部和底部有大伞裙的合成绝缘子。③原合成绝缘子上面加一个大直径瓷绝缘子。增设专用伞裙或保温板(草帽式)，将原普通合成绝缘子与伞裙通过粘贴或热塑性方法固定成一体或增设草帽式保温板。④增加双串绝缘子间距或设置隔距装置。

(2)悬式绝缘子串斜挂法。绝缘子串的v型悬挂和倒v型悬挂均能增加冰闪电压力。

(3)在绝缘子串悬点处增设防水挡板，防止水在杆塔交叉荷载上积聚。

(4)涂有防水涂料。

3.防止电线抖动的措施

(1)进行导体跳变观测。

(2)改进塔的紧固方式，加强拉紧塔杆和舞区塔杆的强度，必要时使用高强度螺栓。塔架连接螺栓，特别是横臂螺栓，应采取防松措施。

(3)对于易跳线区域的线路(特别是<220kV的线塔)，设计时应增大线间距(包括垂直距离和水平偏差)，不能避免跳线，但可以避免跳线引起的相间短路。

(4)采用失谐摆、重锤和集中抗振锤的阻尼作用来抑制跳线工况，但由于这些装置的设计特性不能完全耦合跳线的所有频率，因此对不同的线路效果不同。

(5) 66kV线路应配备复合绝缘相间间隔，防止跳线时相间短路。

(6)新型线路采用双绞线，既能提高输电能力，又能破坏导线的覆冰形状，使其具有阻尼特性，改变其气动特性，防止舞动。

5. 输电线路防冰除冰方法

国内外防冻除冰的方法很多。这些方法可分为以下几类:

1、热融冰法。包括功率流分布、短路电流、铁磁线路、热气体、吸热器、电磁波微波激光等。

2. 机械破冰方法。包括“临时”法、风力法、电磁力法、强振动法、电磁脉冲法、超声波振动法、气动法等。

3.自然被动的方法。包括平衡钢丝重量，使用雪环，使用憎水，憎冰涂层等。

上述防冰、除冰方法可用于输电线路、改变流量分布的方法、短路融冰的方法。

(1)改变融化冰的电流分布

(2)短路融冰

三相短路除冰是指线路的一端为三相短路，另一端为融冰电源供电，用较低的电压提供较大的短路电流加热丝来融化丝上的冰。

(3)特高压架空输电线路电磁力除冰

(4)高频高压激除冰

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