王璇 原輝

【摘 要】在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，輸電線路覆冰是常見的一種氣象災(zāi)害，它會(huì)嚴(yán)重影響電路運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。在我國輸電線路發(fā)展中，覆冰發(fā)生的幾率非常高，因而出現(xiàn)了絕緣子斷裂、導(dǎo)線斷線等事故，對(duì)電力系統(tǒng)的安全造成了很大的威脅。所以，針對(duì)架空輸電線路覆冰問題需要安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)覆冰進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測，從而制定有效的防護(hù)措施，保證架空輸電線路能夠正確運(yùn)行。論文針對(duì)架空輸電線路覆冰問題展開討論，分析覆冰在線檢測裝置，并提出架空輸電線路覆冰的有效防護(hù)措施。

【Abstract】In the process of actual operation of power grid， icing of transmission lines is a common meteorological disaster， which will seriously affect the safety and stability of circuit operation. In the development of transmission lines in China， the probability of icing is very high， so there are accidents such as insulator fracture， wire disconnection and so on， which pose a great threat to the safety of power system. Therefore， in order to solve the problem of icing of overhead transmission lines， it is necessary to install on-line monitoring system to detect icing accurately， so as to formulate effective protective measures to ensure the correct operation of overhead transmission lines. This paper discusses the problem of icing of overhead transmission lines， analyzes the icing on-line monitoring device， and proposes effective protection measures for icing of overhead transmission lines.

【關(guān)鍵詞】架空輸電線路;覆冰;在線監(jiān)測裝置;防護(hù)

【Keywords】overhead transmission lines; icing; on-line monitoring device; protection

【中圖分類號(hào)】TM752? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069 （2020） 01-0189-02

1 引言

由于微氣象、特殊地理位置等原因，輸電線路在運(yùn)行過程中常會(huì)發(fā)生覆冰問題，這會(huì)導(dǎo)致線路桿塔傾斜倒塌、導(dǎo)地線斷裂等嚴(yán)重事故，電網(wǎng)的安全運(yùn)行由此會(huì)受到威脅，情況嚴(yán)重時(shí)整個(gè)區(qū)域內(nèi)會(huì)大面積停電，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在線監(jiān)測裝置對(duì)處理架空輸電線路覆冰問題有重要作用。有關(guān)單位需要充分了解其結(jié)構(gòu)和應(yīng)用辦法，以保證在架空輸電線路覆冰危害防控中發(fā)揮出最大的效用，有效防護(hù)輸電線路，確保其能夠正常、穩(wěn)定地運(yùn)行。

2 架空輸電線路覆冰的形成

因?yàn)榧芸站€路的分布涉及較廣的范圍，在實(shí)際運(yùn)行過程中常常處于露天環(huán)境下，因此會(huì)承受自然環(huán)境和大自然變化的影響，導(dǎo)致架空線路在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)較多故障問題。依照相應(yīng)的調(diào)查研究顯示：多種故障問題的出現(xiàn)多是源于季節(jié)性因素的影響。架空輸電線路的覆冰主要是在初冬或初春時(shí)期出現(xiàn)，在線路的導(dǎo)線、避雷線以及絕緣子串等多個(gè)部位均能看到冰、霜等混合而成的曲冰層。這是一種相對(duì)結(jié)實(shí)且緊密的透明冰層，應(yīng)該及時(shí)分析出現(xiàn)這種情況的原因，方便采取合理的應(yīng)對(duì)舉措。覆冰的情況還與線路本身的走向存在著極為密切的聯(lián)系，一些冷熱空氣交匯的部位，覆冰情況會(huì)更加的嚴(yán)重。覆冰一旦出現(xiàn)在導(dǎo)線或者是絕緣子上，就會(huì)延長一些停留時(shí)間，這就會(huì)使線路的運(yùn)行受到影響，其停留的時(shí)間與氣溫和風(fēng)力等都存在著關(guān)系，短則可持續(xù)幾小時(shí)，長則達(dá)到幾天的時(shí)間。

3 探析架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置

3.1 架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，當(dāng)前的架空輸電線路監(jiān)測裝置系統(tǒng)與傳統(tǒng)的監(jiān)測裝置系統(tǒng)相較發(fā)生了一定的變化，它采用了在線監(jiān)測裝置、傳輸網(wǎng)絡(luò)、以及主站系統(tǒng)這3級(jí)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)包括了三個(gè)部分。首先是高電位在線監(jiān)測裝置，它在輸電線路上直接安裝即可，主要收集的數(shù)據(jù)包括導(dǎo)線的圖像、導(dǎo)線的溫度等，進(jìn)而將其輸送到主站系統(tǒng)中[1]。高電位在線監(jiān)測裝置監(jiān)測覆冰的厚度主要是以導(dǎo)線應(yīng)力為前提條件，施工操作相對(duì)較為簡單。其次是低電位在線監(jiān)測裝置，它通常在輸電桿塔地線支架上進(jìn)行安裝，供電需求主要依靠的是蓄電池和太陽能電池板，對(duì)圖像的采集可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)或定時(shí)獲取。最后，當(dāng)采集完相關(guān)信息之后對(duì)圖像進(jìn)行壓縮處理，進(jìn)而按照特定的通訊方式將數(shù)據(jù)傳輸至主站系統(tǒng)。

3.2 架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置的檢測方法

通常來說，在線檢測裝置會(huì)大量收集氣象數(shù)據(jù)、導(dǎo)線覆冰后的有關(guān)數(shù)據(jù)等，同時(shí)，還會(huì)結(jié)合相關(guān)的監(jiān)控圖像，將這些數(shù)據(jù)整合，判斷出桿塔、輸電線路、絕緣子等結(jié)構(gòu)中的覆冰狀態(tài)。在這個(gè)過程中檢測的方式有多種，包括視頻觀察手段、導(dǎo)線傾斜角檢測辦法及氣象分析手段等。其中視頻觀察手段在目前應(yīng)用來說相對(duì)成熟。它主要是在線路桿塔上部安裝檢測裝置，以保證能夠全面檢測桿塔和線路等部分的覆冰狀況。不過這種方式在遇到惡劣風(fēng)暴和冰雪天氣時(shí)，容易導(dǎo)致視頻模糊，檢測效果受到影響。導(dǎo)線傾斜角檢測辦法是將測量球裝置在輸電線路上，不僅可以測量導(dǎo)線的電流及導(dǎo)線的溫度，還會(huì)對(duì)覆冰狀態(tài)下導(dǎo)線所發(fā)生的弧垂變化進(jìn)行檢測。另外，氣象分析手段是將檢測裝置安裝在輸電線路上，這種檢測裝置除了能夠檢測各種氣象條件，還可以檢測導(dǎo)線的溫度，當(dāng)完成檢測之后，各種數(shù)據(jù)會(huì)傳輸?shù)奖O(jiān)控總站[2]。

4 架空輸電線路覆冰的有效防護(hù)措施

4.1 架空輸電線路覆冰交流融冰防護(hù)策略

在帶負(fù)荷且沒有停電的情況下可以應(yīng)用交流線路實(shí)現(xiàn)對(duì)架空輸電線路覆冰的防護(hù)，同時(shí)也可以參照線路覆冰的狀況，對(duì)線路進(jìn)行停電處理，從而達(dá)到短路融冰效果。通常來說，短路手段的操作比較簡單，技術(shù)也相對(duì)成熟，但是在負(fù)荷線路較大的情況下，停電會(huì)對(duì)區(qū)域內(nèi)的用戶造成巨大危害[3]。這種覆冰防護(hù)措施憑借線路發(fā)熱來完成融冰的目的，所以要對(duì)線路的電流進(jìn)行擴(kuò)展，在實(shí)際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員需要按照電網(wǎng)的潮流分布情況進(jìn)行調(diào)整，促使導(dǎo)線的電流能夠高于臨界水平，從而達(dá)到防護(hù)輸電線路覆冰的目的。同時(shí)，還可以使用無功功率融冰的辦法，即對(duì)功率進(jìn)行遞減從而獲取較多的無功，將導(dǎo)線的溫度進(jìn)行提升，通常來說，技術(shù)人員可以對(duì)電壓的相位進(jìn)行直接調(diào)整。但要注意的是，這種手段在控制無功功率時(shí)非常困難，而且還會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以較少使用。

4.2 架空輸電線路覆冰直流融冰防護(hù)策略

關(guān)于交流融冰防護(hù)措施我國應(yīng)用時(shí)間較早，技術(shù)水平也相對(duì)較高，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，需求電量大幅增加，這同時(shí)意味著電壓等級(jí)在提升，交流融冰防護(hù)技術(shù)受到了電源容量的阻礙，超過500kV的長線路等融冰問題很難得到解決。而只留融冰防護(hù)手段則能彌補(bǔ)這一不足之處。在兩種技術(shù)的相同條件下，因?yàn)槭艿綔u流作用的影響，交流短路對(duì)融冰的發(fā)熱功率非常高，同時(shí)它對(duì)電流容量的要求也很高。而直流融冰防護(hù)技術(shù)卻不同，盡管對(duì)輸電線路融冰的效果和交流融冰防護(hù)技術(shù)一樣，但是它應(yīng)用的條件較為寬松，面對(duì)電壓高低等級(jí)的不同，它同樣可以實(shí)現(xiàn)輸電線路的融冰效果[4]。

4.3 架空輸電線路中合理運(yùn)用新型材料

為了及時(shí)規(guī)避一些覆冰問題的出現(xiàn)，應(yīng)該積極運(yùn)用新型的材料構(gòu)建起架空輸電線路，更好地保護(hù)強(qiáng)化輸電線路的運(yùn)行效果?？梢允褂脧?fù)合芯軟鋁導(dǎo)線，其結(jié)構(gòu)重點(diǎn)是新型的材料所制成的芯線，通過碳纖維的中心層和玻璃包覆制成了單根芯棒，這樣可以及時(shí)將傳統(tǒng)芯線加以替代，由此更好地規(guī)避一些隱患。這種新型的導(dǎo)線體現(xiàn)出耐高溫、容量大等優(yōu)勢之處，屬于世界上少有的能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼芯鋁絞線和鋁合金導(dǎo)線的材料，其彰顯出產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展模式，在具體運(yùn)用過程中，能夠及時(shí)地滿足經(jīng)濟(jì)性及安全環(huán)保的要求。

4.4 架空輸電線路選擇合理布設(shè)方式

針對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)覆冰的區(qū)域，應(yīng)該及時(shí)將耐覆冰式線路合理的架設(shè)起來，這樣的線路桿塔在實(shí)際運(yùn)用過程中，往往呈現(xiàn)出強(qiáng)度較大、檔距較短等多種多樣的問題。為了避免出現(xiàn)碰線的問題，導(dǎo)線還需要積極借助科學(xué)合理的布置方法，如水平排列的手段，同時(shí)還需要在這樣的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加導(dǎo)線和避雷線之間的距離。在對(duì)線路的路徑進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)該及時(shí)規(guī)避冷熱空氣交織的區(qū)域，如果是覆冰相對(duì)嚴(yán)重的地區(qū)，上述提及的措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還應(yīng)該重視線路被破壞的問題。在實(shí)際運(yùn)行過程中，應(yīng)該密切關(guān)注導(dǎo)線上是不是出現(xiàn)了覆冰的情況，采取合理的措施及時(shí)地將其消除，常用的手段是將導(dǎo)線上的覆冰加以清理，可以采取的手段包含電流溶解法和機(jī)械除冰法。

5 結(jié)語

覆冰是架空輸電線路運(yùn)行中的一大危害，在這種情況下機(jī)械和電氣的功能會(huì)受到一定的影響，其中會(huì)發(fā)生導(dǎo)線斷裂、線路跳閘等情況，在覆冰嚴(yán)重的情況下，電力通信會(huì)受到中斷，造成區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)損失。因此，覆冰在線監(jiān)測裝置對(duì)架空輸電線路的運(yùn)行具有重要的作用，相關(guān)人員需要明確其結(jié)構(gòu)和使用辦法，以更好地開展架空輸電線路覆冰的防護(hù)工作。

【參考文獻(xiàn)】

【1】武國亮，龔芳馨，羅永勤，等.架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置及防護(hù)措施[J].電子制作，2015（16）：78-79.

【2】陳波，趙建坤，趙建利，等.架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2018（4）：10-14.

【3】謝運(yùn)強(qiáng).架空輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及開發(fā)[J].建材與裝飾，2018，532（23）：244-245.

【4】王燕，杜志葉，阮江軍.高壓架空輸電線路覆冰情況下風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016（10）：91-97.