分析输变电线路覆冰原因及其消除措施

分析输变电线路覆冰原因及其消除措施

何彬彬

（新疆新能源研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000）

摘要：现阶段，随着社会的飞速发展，我国的经济发展的也一心一意。近年来我国风雪等自然灾害的加剧，我国输变电线路覆冰发生率逐渐上涨，解决输变电线路覆冰问题已经成为电力系统控制操作的关键。本文就输变电线路覆冰概念及特点进行分析，对输变电线路覆冰雨凇、雾凇、湿雪、混合冻结进行深入研究，提出相关输变电线路覆冰消除对策。通过观察覆冰环境状况、输变电线路设计消除控制、输变电线路覆冰研究、输变电线路覆冰消除技术四方面实现对输变电线路的覆冰控制。

关键词：输变电线路；覆冰原因；消除措施

引言

我国由于国土面积大，供电线路跨度也比较大，因此已成为输变电线路覆冰比较严重的国家之一。目前河南、河北、贵州、云南、四川、陕西等省市均多次出现过严重的输变电线路覆冰事故，同样在东北部分地区也存在着线路覆冰的问题，这些线路覆冰会影响电网的建设以及供电线路的正常运行。输变电线路发生覆冰事故主要引起跳闸、倒杆、断杆等故障，这些故障会导致电网运行的安全性下降，极大的影响国家电网的安全运行。

1输变电线路覆冰分类

目前我国电力系统中发生的输变电覆冰现象主要分为雨淞、湿雪、雾凇、混合性凝结几种类型。雨淞主要发生在冬季前后，冬季冷空气出现上升，此时冷空气温度如果下降到零度以下就会成为冷却水滴。根据计算当外界环境达到以下条件即会形成输变电线路雨凇：空气温度0~4℃、空气湿度80％、风速3m/s~15m/s、密度600N/m3~900N/m3。雨凇形成的线路覆冰外部状态类似透明玻璃体，其质地比较硬并且具有很强的附着能力，一旦形成很难去除，因此整个覆冰线路对供电系统影响较为严重。雾凇主要的形成原因是冷却雾滴遇到过冷空气，覆冰线路中常见的雾凇有两种形态：粒状雾凇和晶状雾凇。晶状雾凇：是由于自身温度骤然下降导致内部含有的水蒸气直接凝华产生，这种形态雾凇主要是白色的晶体，本身质地比较疏松并且自身附着能力很差，形成后容易脱落易于去除，对供电系线路响不大。粒状雾凇：这种形态雾凇是由于雾滴短时间覆盖在输电线路表层冻结产生，粒状雾凇的形成时间很短，外观呈现乳白色不透明状，表面易出现波纹，质地比较疏松，并且附着能力强，对输电线路威胁比较大。湿雪的自然状态是灰白色或者乳白色，并且质地比较软，一般是由于融化的雪花或者液体覆盖在线路表面形成。湿雪覆盖线路后，如果温度持续下降会形成冻结的冰，一旦形成附着能力很强，密度在100kg/m3~700kg/m3。混合冻结主要是由于空气中的冷暖气团交汇，在交汇部位形成凝固的界面，低于冰点温度的电线就很容易出现冻结现象，形成混合冻结。混合冻结外观为乳白色，整体空隙比较多，自身体积较大，密度为200kg/m3~600kg/m3。

2输变电线路覆冰的形成分析

输变电线路覆冰主要指由于大气中过冷却水在遇到温度在冰点以下的输电线后再输电线表面释放潜热凝固，造成在输变电线路表面形成的覆盖冰层。输变电线路覆冰主要是由温度、湿度决定，受气象温度的影响较为严重，该现象除却受到上述因素的影响外还在一定程度上受到空气对流的影响，是一种综合物理现象。在大气中部分水汽遇到温度较低的物质可能凝结成凝结核，缓缓落在地面层形成冰雨。但是这种冰雨的稳定性较差，很容易由液态的水滴形成冰，尤其是在遇到温度较低的电线物质时。通过风力作用，部分液态水发生形变，在导线的表面形成覆盖，凝结成雨凇或雾凇形式。

3输变电线路覆冰的消除措施

3.1热能除冰法

热能除冰方法主要是依靠过电流、短路电流、电阻性铁磁线等技术将电能转换为热能实现。电阻性铁磁线法是将磁场中电磁能转换为热能对线路覆冰进行清除；过电流法是利用线路中传输的电流产生热能对线路覆冰进行清除。其中电阻性铁磁法由于投入成本过高使用范围又较窄，在线路覆冰清除时并不常用，过电流方法由于投入成本低除冰效果好而被经常使用。

3.2观察覆冰环境状况

在进行输变电线路覆冰预防控制的过程中，相关人员要对输变电线路环境进行明确分析，对输变电线路覆冰状况进行全方位把握，确保从本质上降低输变电线路覆冰环境对预防控制效果的影响。相关人员要对各地的天气状况进行长期监测，对出现的输变电线路覆冰事故进行分析，要对可能出现的危险因素及时进行控制，为输电线路的抗冰设计及覆冰消除设计提供良好的参考依据。

3.3输变电线路设计消除控制

在进行输变电线路设计的过程中，相关人员要对当地的地形、气候进行过充分考虑，对输电线路进行合理设计，确保输电线路经过的地段地势、相对位移、山脉走向等完全符合设计要求，在线路设计方面对覆冰现象发生的可能性进行降低。

3.4输变电线路覆冰研究

在对输变电线路覆冰进行研究的过程中，相关人员要对输变电线路覆冰特点、机理进行深入分析，对各地可能出现的输变电线路覆冰状况进行全面研究，确保从本质上加强对输变电线路覆冰的消除控制效果。管理人员可以依照输变电线路覆冰数据对当前各地的输变电线路覆冰分布图进行绘制，实现对覆冰高发区的强化管理。要对输变电线路覆冰地区建立积极覆冰监测系统，建立完善的覆冰消除装置和防护装置，确保降低输变电线路覆冰事故造成的危害。

3.5机械除冰法

机械除冰法主要是对输变电线路覆冰进行手动机械清除或自动机械清除。这种方法主要是通过铲刮或振动方法将腹部从输变电线路上消除。但是由于机械除冰法铲冰或振动过程中很容易出现线路破坏，整体使用难度较大，在很大程度上制约了机械除冰的使用范围。

3.6十输电线路除冰

十输电线路除冰主要是利用微波的热效应进行除冰，实现对整体热能量的传导。在进行十输电线路除冰的过程中，微波频率一般控制在十高频电机激光之间，确保热能量能够在两者之间相互传导，实现外部加热。这种热运动方式可以在很大程度上将能量全部转化为热能，加强对输变电线路覆冰的消除效果，对输变电线路覆冰消除具有非常好的促进作用。

3.7被动除冰法

被动除冰法主要是利用风力、地球引力、温度变化等自然条件的影响，实现对输变电线路覆冰的消除。这种方法可以在很大程度上降低输变电线路覆冰消除的资金投入，降低操作成本，还可以在一定程度上减小施工难度，整体操作简便，已经成为输变电线路覆冰消除的首选方法。通过被动除冰法在很大程度上降低了外界能量和物质对除冰效果的影响，实用性较强。

3.8微波除冰法

输电线路除冰法主要是通过微波产生的热能进行除冰。在利用输电线路进行除冰时，要将微波频率控制在高频电机激光范围内，这样才能实现两者间的热能量传递进而完成对外部的加热。这种方法可以将能量最大限度的转换为热能，提高对覆冰线路的清除效果并且不会损伤线路。

结语

随着社会的进步经济的发展，电力需求逐年上升，如何安全稳定供电已经成为电力系统的重要课题。我国国土面积辽阔，输变电线路铺设跨度大，导致线路覆冰面积也比较大，因此线路覆冰引发的电力故障已成为我国电力安全稳定运行的重大隐患。在日常工作中要加强对线路覆冰的预防及清除，尽量减少覆冰故障的发生率，相关工作人员要对覆冰线路及周围环境进行全面分析，严格执行避、抗、融、改、防五项基本原则来进行覆冰的预防及消除工作。

参考文献

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[2]薛聪明.低压输电线路故障解决办法探析[J].内蒙古科技与经济,2016,5(6):93-94.