輸電線路覆冰的運(yùn)行維護(hù)該如何進(jìn)行

1. 線路結(jié)冰的分類

冰蓋是受微氣象、微地形、溫度、濕度、冷暖空氣對(duì)流、環(huán)流和風(fēng)等因素影響的綜合物理現(xiàn)象。根據(jù)線形結(jié)冰的明顯特點(diǎn)分類，可分為霧凇、粒狀霧凇、結(jié)晶霧凇、濕雪霧凇、混合霧凇

按冰的形成機(jī)理可分為降水冰、云冰和凝結(jié)冰。其中，降水結(jié)冰產(chǎn)生白霜，云結(jié)冰常產(chǎn)生白霜，凝結(jié)結(jié)冰產(chǎn)生結(jié)晶白霜。

2. 線覆冰形成過程(讀書自學(xué))

3.冰雪覆蓋線路的必要?dú)庀髼l件

輸電線路表面覆冰，必須滿足以下氣象條件:(1)空氣溫度和導(dǎo)線表面溫度低于0℃;②空氣相對(duì)濕度在85%以上;③風(fēng)速大于1m/s。

4. 影響鋼絲覆冰的因素

(1)氣象因素的影響

影響導(dǎo)線結(jié)冰的氣象因素有四個(gè)，即空氣溫度、風(fēng)速和風(fēng)向、空氣或云中過冷水滴直徑、空氣中液態(tài)水含量。

(2)季節(jié)的影響

輸電線路結(jié)冰主要發(fā)生在前一年11月至次年3月，尤其是初冬和春寒季節(jié)。1月和12月幾乎是所有重復(fù)冰區(qū)平均氣溫最低的月份，但濕度相對(duì)較低。11月和2月下旬到3月上旬，由于濕度較高，雖然平均氣溫比1月和12月高，但電線結(jié)冰比1月嚴(yán)重。

(3)高度的影響

①海拔的影響

②鋼絲懸吊高度對(duì)結(jié)冰的影響

(4)地理環(huán)境影響

在風(fēng)暴露程度較好或空氣和水分充足的地區(qū)，如山頂、迎風(fēng)坡、湖泊和被云包圍的山坡，冰雪覆蓋程度也更嚴(yán)重。

(5)線路方向的影響

導(dǎo)線冰與線向冰在冬天的天氣大多是北風(fēng)或米斯特拉爾連接南北,風(fēng)向平行導(dǎo)體軸,單位時(shí)間內(nèi),單位面積上的水和霧粒子的電線是遠(yuǎn)低于東西方的東西方導(dǎo)體線,風(fēng)和電線成90°角，使導(dǎo)體覆冰最嚴(yán)重。因此，在冰封嚴(yán)重地區(qū)選擇線路走廊時(shí)，應(yīng)盡量避免導(dǎo)線的東西向。東西向?qū)w不僅覆冰嚴(yán)重，而且容易產(chǎn)生不均勻的覆冰，引起冰舞。

(6)導(dǎo)線本身的影響

線材本身的條件包括線材的剛度、直徑、通過電流的大小等因素。

①導(dǎo)線剛度

②導(dǎo)線直徑

③負(fù)荷電流與電場(chǎng)

三、輸電線路冰害故障類型、特點(diǎn)

覆冰對(duì)線路的危害有過負(fù)荷、覆冰舞動(dòng)和脫冰跳躍、絕緣子冰閃，會(huì)造成桿塔變形、倒塔、導(dǎo)線斷股、金具和絕緣子損壞、絕緣子閃絡(luò)等事故。

（一）過負(fù)荷

即線路覆冰后的實(shí)際重量超過設(shè)計(jì)值很多，從而導(dǎo)致架空輸電線路機(jī)械和電氣方面的事故。從負(fù)荷方面分，可分為垂直負(fù)荷、水平負(fù)荷、縱向負(fù)荷。

1、垂直負(fù)荷。2、水平負(fù)荷。3、縱向負(fù)荷。

（二）導(dǎo)線覆冰舞動(dòng)、脫冰跳躍事故

輸電線路不僅承受其自重、覆冰等靜荷載，而且還要承受風(fēng)產(chǎn)生的動(dòng)荷載。在一定條件下，覆冰導(dǎo)線受穩(wěn)態(tài)橫向風(fēng)作用，可能引起大幅低頻振動(dòng)，即舞動(dòng)。此外，導(dǎo)線脫冰跳躍也會(huì)使導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)。導(dǎo)線舞動(dòng)是威脅輸電線路安全運(yùn)行的重要因素。

1、覆冰導(dǎo)線在風(fēng)作用下發(fā)生舞動(dòng)

此類導(dǎo)線舞動(dòng)的形成主要取決于3個(gè)因素，即覆冰、風(fēng)激勵(lì)和線路的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。

（1）覆冰。線路覆冰是舞動(dòng)的必要條件之一。

（2）風(fēng)的激勵(lì)。當(dāng)導(dǎo)線覆冰、風(fēng)速為 4～20m/s，風(fēng)向與線路走向的夾角不小于 45°時(shí)，導(dǎo)線易發(fā)生舞動(dòng)。

（3）線路結(jié)構(gòu)及參數(shù)條件，大截面的導(dǎo)線要比常規(guī)截面的導(dǎo)線易產(chǎn)生舞動(dòng)。

2. 鋼絲除冰跳變不均勻，出現(xiàn)跳變

覆冰導(dǎo)線在溫度升高、自然風(fēng)力或人為振動(dòng)和沖擊下，會(huì)產(chǎn)生不均勻或間歇性的除冰。電線除冰不均勻還可能導(dǎo)致機(jī)械或電氣事故。因?yàn)閷?dǎo)線覆冰量的增加,相應(yīng)的張力增加,凹陷也有所下降,當(dāng)長(zhǎng)或整個(gè)文件脫冰,因?yàn)榫€彈性儲(chǔ)能迅速轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和勢(shì)能的線,跳線,舞蹈,因此,使相鄰掛車?yán)K作劇烈擺動(dòng)時(shí)，鋼絲繩兩端張力均有顯著變化。

跳線的結(jié)果是線與地之間的安全距離變小，引起地線閃絡(luò)或短路，燒線，使線路跳閘;由于導(dǎo)線兩端動(dòng)張力變化明顯，動(dòng)沖擊容易損壞線夾、絕緣子串及吊點(diǎn)，甚至損壞塔頭。導(dǎo)體和避雷針的跳躍跳躍所產(chǎn)生的沖擊力也會(huì)使直塔絕緣子串打滑損壞;張力導(dǎo)流管線本身的除冰反彈或塔的除冰，大量的冰落在中間排水管線上也會(huì)引起排水管線和橫臂的閃絡(luò)。

(3)絕緣子串閃冰事故

1. 絕緣子閃冰故障的形成原因

(1)大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，極易發(fā)生閃冰旅行。

(2)若絕緣子串覆冰過厚，則爬坡距離減小，冰閃電壓力減小。

2. 絕緣子串類型對(duì)閃冰故障的影響

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，懸空串基本發(fā)生冰閃現(xiàn)象，而拉緊串和v形串絕緣子則無冰閃現(xiàn)象發(fā)生，說明冰閃現(xiàn)象發(fā)生的概率與絕緣子串的裝配類型密切相關(guān)。其原因如下:(1)拉弦上的冰柱與v型弦之間的間隙不易搭建;(2)本系列產(chǎn)品本身具有良好的自潔效果，對(duì)本系列產(chǎn)品污染少;(3)該系列在融化過程中難以形成滲透水膜，滲透水膜是該系列發(fā)生冰閃的重要原因。

3.寒冰與環(huán)境溫度的變化有直接關(guān)系

四、輸電線路防結(jié)冰設(shè)計(jì)方法

為了提供穩(wěn)定的供電服務(wù)，對(duì)輸電線路的防結(jié)冰和防跳線技術(shù)進(jìn)行了研究。原則上，防止結(jié)冰事故的方法可分為防冰方法和除冰方法。

（一）認(rèn)真調(diào)查氣象條件、避開不利的地形

（二）采取抗冰措施

對(duì)于確定為重覆冰地段的輸電線路，可根據(jù)其具體情況采取以下預(yù)防抗冰措施。

1．防倒塔斷線措施：

（1）在海拔較高、濕度較大、雨凇和霧淞易于形成的山頂、風(fēng)口、埡口地帶，對(duì)較長(zhǎng)的耐張段，宜在中間適當(dāng)位置設(shè)立耐張塔或加強(qiáng)型直線塔，以避免一基倒塌引起的連環(huán)破壞。對(duì)其他微地形、微氣象特性明顯，歷史上覆冰頻繁發(fā)生的線段，也應(yīng)參照事故線路安排技改和加強(qiáng)。另外，針對(duì)地線上覆冰密度大這一特點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)地線支架的補(bǔ)強(qiáng)。

（2）對(duì)于檔距較大的重覆冰地段，采取增加桿塔、縮小檔距的措施，以增加導(dǎo)地線的過載能力，減輕桿塔荷載，減小不均勻脫冰時(shí)導(dǎo)地線相碰撞的機(jī)遇。對(duì)重覆冰區(qū)新建線路應(yīng)盡量避免大檔距，使重覆冰區(qū)線路檔距較為均勻。對(duì)于35kV線路，檔距一般在 250m以下；對(duì)于 110kV線路，檔距一般在 300m以下；對(duì)于220kV線路，檔距一般在 400m以下；對(duì)于 500kV線路，檔距一般在500m以下；當(dāng)?shù)匦问芟拗票仨毑捎幂^大檔距時(shí)，宜采用耐張塔或采用其他加強(qiáng)措施。

（3）加強(qiáng)桿塔、縮短耐張段長(zhǎng)度。將事故頻繁、荷重較大、兩側(cè)檔距相差較大及垂直檔距系數(shù)小于0.6的直線桿塔采用加固措施后改為耐張塔；對(duì)于橫跨峽谷、風(fēng)口處則改為孤立檔，并相應(yīng)加強(qiáng)桿塔。例如，對(duì)前后檔距或高差角較大的鐵塔提高冰厚等級(jí)，鐵塔主材可選用Q390或Q420高強(qiáng)度鋼，提高強(qiáng)度。

（4）改善桿塔結(jié)構(gòu)、擴(kuò)大導(dǎo)線與地線的水平位移。

（5）為減少或防止覆冰后鋼芯鋁絞線斷線或斷股，重覆冰區(qū)輸電線路導(dǎo)線可采用高強(qiáng)度鋼芯鋁合金線或其他加強(qiáng)型的抗冰導(dǎo)線

（6）為減輕或防止重覆冰區(qū)線路由于不平衡張力作用和脫冰跳躍振動(dòng)而損害導(dǎo)線，宜采用預(yù)絞絲護(hù)線條保護(hù)導(dǎo)線。

（7）對(duì)于懸掛角與垂直檔距較大的直線桿塔采用雙線夾，以增加線夾出口處導(dǎo)線的受彎強(qiáng)度。受微地形影響而產(chǎn)生由下往上吹的風(fēng)使導(dǎo)線容易產(chǎn)生跳躍的局部地段，應(yīng)采用雙聯(lián)雙線夾，使絕緣子串強(qiáng)度增加，避免絕緣子球頭彎曲或折斷。

2. 絕緣子串冰閃的預(yù)防措施

(1)懸式絕緣子串增加大直徑傘裙阻擋法。(1)切斷大直徑絕緣子。冰柱應(yīng)在直線懸式瓷絕緣子串的上、中、下部更換大直徑絕緣子，以阻擋冰柱的橋接。(2)特制合成絕緣子，將原來運(yùn)行的合成絕緣子替換為頂部、中部和底部有大傘裙的合成絕緣子。③原合成絕緣子上面加一個(gè)大直徑瓷絕緣子。增設(shè)專用傘裙或保溫板(草帽式)，將原普通合成絕緣子與傘裙通過粘貼或熱塑性方法固定成一體或增設(shè)草帽式保溫板。④增加雙串絕緣子間距或設(shè)置隔距裝置。

(2)懸式絕緣子串斜掛法。絕緣子串的v型懸掛和倒v型懸掛均能增加冰閃電壓力。

(3)在絕緣子串懸點(diǎn)處增設(shè)防水擋板，防止水在桿塔交叉荷載上積聚。

(4)涂有防水涂料。

3.防止電線抖動(dòng)的措施

(1)進(jìn)行導(dǎo)體跳變觀測(cè)。

(2)改進(jìn)塔的緊固方式，加強(qiáng)拉緊塔桿和舞區(qū)塔桿的強(qiáng)度，必要時(shí)使用高強(qiáng)度螺栓。塔架連接螺栓，特別是橫臂螺栓，應(yīng)采取防松措施。

(3)對(duì)于易跳線區(qū)域的線路(特別是<220kV的線塔)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)增大線間距(包括垂直距離和水平偏差)，不能避免跳線，但可以避免跳線引起的相間短路。

(4)采用失諧擺、重錘和集中抗振錘的阻尼作用來抑制跳線工況，但由于這些裝置的設(shè)計(jì)特性不能完全耦合跳線的所有頻率，因此對(duì)不同的線路效果不同。

(5) 66kV線路應(yīng)配備復(fù)合絕緣相間間隔，防止跳線時(shí)相間短路。

(6)新型線路采用雙絞線，既能提高輸電能力，又能破壞導(dǎo)線的覆冰形狀，使其具有阻尼特性，改變其氣動(dòng)特性，防止舞動(dòng)。

5. 輸電線路防冰除冰方法

國(guó)內(nèi)外防凍除冰的方法很多。這些方法可分為以下幾類:

1、熱融冰法。包括功率流分布、短路電流、鐵磁線路、熱氣體、吸熱器、電磁波微波激光等。

2. 機(jī)械破冰方法。包括“臨時(shí)”法、風(fēng)力法、電磁力法、強(qiáng)振動(dòng)法、電磁脈沖法、超聲波振動(dòng)法、氣動(dòng)法等。

3.自然被動(dòng)的方法。包括平衡鋼絲重量，使用雪環(huán)，使用憎水，憎冰涂層等。

上述防冰、除冰方法可用于輸電線路、改變流量分布的方法、短路融冰的方法。

(1)改變?nèi)诨碾娏鞣植?/p>

(2)短路融冰

三相短路除冰是指線路的一端為三相短路，另一端為融冰電源供電，用較低的電壓提供較大的短路電流加熱絲來融化絲上的冰。

(3)特高壓架空輸電線路電磁力除冰

(4)高頻高壓激除冰

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