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(lèi)

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(lèi)，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(guò)程(讀書(shū)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(guò)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(guò)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(lèi)型、特點(diǎn)

覆冰對(duì)線路的危害有過(guò)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(guò)負(fù)荷

即線路覆冰后的實(shí)際重量超過(guò)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(lèi)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?xún)?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(chē)?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(guò)厚，則爬坡距離減小，冰閃電壓力減小。

2. 絕緣子串類(lèi)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(wú)冰閃現(xiàn)象發(fā)生，說(shuō)明冰閃現(xiàn)象發(fā)生的概率與絕緣子串的裝配類(lèi)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(guò)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(kāi)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(guò)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(lái)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(zhuān)用傘裙或保溫板(草帽式)，將原普通合成絕緣子與傘裙通過(guò)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(lái)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(lèi):

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(lái)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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