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摘 要:配电线路出现覆冰的运行和维护,消除线路的覆冰现象我所在的广东省乐昌市云岩镇,地处海拔860多米,石峰林立,是一个典型的高寒石灰岩山区,气候有明显的湿热和干冷的大陆特征。由于架空线路分布很广,又处于高寒地区线路都是在露天之下运行,在寒冷季节有些潮湿的地方会出现浓霜,往往会结成冰,所以经常会受到周围环境和大自然变化的影响,从而使架空线路在运行中会发生各种各样的事故。
关键词:高寒地区;配电线路;出现;覆冰;消除措施
1架空线路覆冰的形成
配电线路的覆冰每年都是在接近立冬和立春时节(气温在-2℃左右),或者是在降雪或雨雪交加的天气里,在架空线路的导线、绝缘子串和铁塔等发生冻结。造成配电线路的覆冰的因素为降水率、气候条件,空气的湿度,是最易形成覆冰的条件就是0℃到-5℃。
每年的冬天冷空气到来时导线的表面上都会结上一层白霜,呈冰渣性质,其重量比坚实的覆冰轻得多,但其厚度却大得多。一般当空气中有大量水分且有微风时,最易形成覆冰。
当湿雪降落导线上,會沾在导线上面,时间一长,慢慢就形成一种冰,同时又会浸透正在结冰的导线上,使冰层越来越厚,形成长长的线冰圆柱,重量成倍增加。我所在区域2008年因为寒潮时间长,50导线最厚冰圆半径达到10cm。
当风流速与线路平行时,覆冰的断面里椭圆形;当风向与线路垂直时,覆冰的断面呈扇形,即在导线的一个侧面;当无风时,覆冰则是均匀的一层。
另外,覆冰还与线路综合因素有关,在冷、热空气的交汇处和线路经过高寒区的线路,覆冰就更严重。覆冰在导线或绝缘子和铁塔上停留的时间也是不同的,主要决定于气温的高低和风力的大小,短则一两天,长则达几天。
2 配电线路覆冰产生的后果
导线、杆塔的覆冰有时是很厚,重量成倍成几十倍增加,严重时会超过设计线路所规定荷重。如果导线发生覆冰时还伴着强风,其荷重更要增加,这可能引起导线断线,使金具和绝缘子串破坏,甚至使杆塔损坏。尤其是扇形覆冰,它能使导线发生扭转,所以对金具和绝缘子串威胁最大。常见的线路覆冰事故有以下几种:
杆塔因覆冰而损坏的后果
(1)一般是由于直线杆塔某一相导线断线所造成的;此时,由于带覆冰的导线在该杆塔的另一侧形成较大的张力,使杆塔受到过大的荷重,故造成倒杆或断线2008年因为寒潮时间长覆冰严重我们所的杆塔台架基本全部倒完。
(2)导线覆冰后酿成的后果如果导线在杆塔上是垂直排列的,当导线的覆冰有局部脱落时,因各导线的荷重不均匀,会使导线发全跳跃现象,从而使导线发生碰撞,造成线路短路。
2018年1月自然融冰时导线发全跳跃引起的断线:
(3)各档距覆冰不均引起线路后果由于线路各档距内的覆冰不均等原因,会使各档距内的弧垂发生很大变化。有严重覆冰的档距内的导线荷重很大,特使导线严重下垂,以致有时使导线离地面距离减小到十分危险的程度,因而发生导线断裂。
(4)绝缘子串的覆冰造成线路后果虽然绝缘子上冰层厚度所增加的重量不大,但却降低了绝缘子串的绝缘值,会引起线路接地现象,甚至烧坏绝缘子,其后果也很严重。
3 覆冰的预防和应对措施
为了预防覆冰所引起的故障,在进行设计时考虑线路的走向,不管在什么情况下,尽量减低配电线路的海拔高度并且在计杆塔时,应考虑由于覆冰所形成的线路外力负重。对季节性时常发生严重覆冰的地区,架设耐覆冰式的线路每隔两基直线杆增加四方拉线,这种线路的杆塔较一般杆塔的机械强度大,档距较短,导线张力较小。采用水平排列的布置方法为了避免碰线,导线应适当地加大导线之间的距离。在运行中首要注重天气预警和健全覆冰的应急措施,加强电网运行的稳定性、安全性优化电网方式,必须时观察导线上生理冰的情况,并采取适当的措施予以消除导线上的覆冰,主要措施有电流熔解法和机械打落法。电流熔解法这种方法,主要是加大负荷电流或用短路电流来加热导线使覆冰熔解落地,达到除冰的目的。
3.1具体做法有以下三种:
(1)用改变电力网的运行方式来增大线路负荷电流;
将线路与系统断开,并将线路的一端三相短路起来;
另一端用特设的变压器或发电机来供给短路电流;
当采用增大线路负荷电流来加热导线的做法时,应在覆冰开始形成的初期即加大负荷电流,作为预防措施。但是这种办法会使线路的电压降低、增大电能损耗,所以不能长期使用。当用短路法来融化覆冰时,则应根据线路长度,导线的截面和材料,准备好必要的设备,其容量应事先计算好(计算短路公式:),
使之能够满足融冰的要求。在进行融冰前,应注意检查长时间通过短路电流的系统接线和设备。用短路电流融冰时最好不要使用发电厂和变电所的接地网,而采用单独的接地装置,以免发生危险。用短路电流融冰时,还应派人到线路的连接点上去观察覆冰线路的融化过程测量温度,当覆冰已开始从导线上脱落时,应根据融冰情况立即切断融冰电流,否则时间一长,会使导线过热,损坏连接点的设备特别是应注意导线的连接处线耳。在一般的设备条件下,短路电流融冰法是可以实现的,因此,在重冰区首先设置安装好接入点及短路点,其实用价值可行。这是韶关局在我们所10kV线路上安装的利用变压器输出电流做的短路电流法15分钟的融冰效果图。
3.2机械除冰法
机械除冰主要采用下列几种做法: (1)从地面上向导线或避雷线抛掷短木棍,打碎覆冰,使之脱落;也可以用木杆或竹竿进行放抓使覆冰脱落;如果线路停电困难也可用绝缘杆来敲打覆冰;
(2)用木制套圈套在导线上,并用绳子顺着导线拉,便可消除覆冰;(3)用滑车式除冰器来除冰。
总结:除冰法需要根据地方的不同,所采取的方式方法不同。覆冰会造成配电线路倒杆和断线,只要在建设线路的形成阶段时,对覆冰范围内产生负重进行考虑,减少档距,采用非预应力杆,型号较大的导线,在技术上符合“避、抗、融、防” 多措并举,才能降低线路覆冰的安全措施,保证电网的安全性、可靠性、稳定性。
参考文献:
[1]中国南方电网公司.电网防冰融冰技术及应用[M] 中国电力出版社 2010.
[2]山霞,舒乃秋.关于架空输电线除冰措施的研究[J].高电 压技术,2006(4):30-32.
[3]蒋兴良,易辉 .输电线路覆冰及防护[J]中国电力出版社.2002.
[4]石锦福.对10kv 配电线路设计技术要点的探析[J].建材与装饰,2010.
(广东电网有限责任公司韶关城区供电局,广东 韶关 512000)
关键词:高寒地区;配电线路;出现;覆冰;消除措施
1架空线路覆冰的形成
配电线路的覆冰每年都是在接近立冬和立春时节(气温在-2℃左右),或者是在降雪或雨雪交加的天气里,在架空线路的导线、绝缘子串和铁塔等发生冻结。造成配电线路的覆冰的因素为降水率、气候条件,空气的湿度,是最易形成覆冰的条件就是0℃到-5℃。
每年的冬天冷空气到来时导线的表面上都会结上一层白霜,呈冰渣性质,其重量比坚实的覆冰轻得多,但其厚度却大得多。一般当空气中有大量水分且有微风时,最易形成覆冰。
当湿雪降落导线上,會沾在导线上面,时间一长,慢慢就形成一种冰,同时又会浸透正在结冰的导线上,使冰层越来越厚,形成长长的线冰圆柱,重量成倍增加。我所在区域2008年因为寒潮时间长,50导线最厚冰圆半径达到10cm。
当风流速与线路平行时,覆冰的断面里椭圆形;当风向与线路垂直时,覆冰的断面呈扇形,即在导线的一个侧面;当无风时,覆冰则是均匀的一层。
另外,覆冰还与线路综合因素有关,在冷、热空气的交汇处和线路经过高寒区的线路,覆冰就更严重。覆冰在导线或绝缘子和铁塔上停留的时间也是不同的,主要决定于气温的高低和风力的大小,短则一两天,长则达几天。
2 配电线路覆冰产生的后果
导线、杆塔的覆冰有时是很厚,重量成倍成几十倍增加,严重时会超过设计线路所规定荷重。如果导线发生覆冰时还伴着强风,其荷重更要增加,这可能引起导线断线,使金具和绝缘子串破坏,甚至使杆塔损坏。尤其是扇形覆冰,它能使导线发生扭转,所以对金具和绝缘子串威胁最大。常见的线路覆冰事故有以下几种:
杆塔因覆冰而损坏的后果
(1)一般是由于直线杆塔某一相导线断线所造成的;此时,由于带覆冰的导线在该杆塔的另一侧形成较大的张力,使杆塔受到过大的荷重,故造成倒杆或断线2008年因为寒潮时间长覆冰严重我们所的杆塔台架基本全部倒完。
(2)导线覆冰后酿成的后果如果导线在杆塔上是垂直排列的,当导线的覆冰有局部脱落时,因各导线的荷重不均匀,会使导线发全跳跃现象,从而使导线发生碰撞,造成线路短路。
2018年1月自然融冰时导线发全跳跃引起的断线:
(3)各档距覆冰不均引起线路后果由于线路各档距内的覆冰不均等原因,会使各档距内的弧垂发生很大变化。有严重覆冰的档距内的导线荷重很大,特使导线严重下垂,以致有时使导线离地面距离减小到十分危险的程度,因而发生导线断裂。
(4)绝缘子串的覆冰造成线路后果虽然绝缘子上冰层厚度所增加的重量不大,但却降低了绝缘子串的绝缘值,会引起线路接地现象,甚至烧坏绝缘子,其后果也很严重。
3 覆冰的预防和应对措施
为了预防覆冰所引起的故障,在进行设计时考虑线路的走向,不管在什么情况下,尽量减低配电线路的海拔高度并且在计杆塔时,应考虑由于覆冰所形成的线路外力负重。对季节性时常发生严重覆冰的地区,架设耐覆冰式的线路每隔两基直线杆增加四方拉线,这种线路的杆塔较一般杆塔的机械强度大,档距较短,导线张力较小。采用水平排列的布置方法为了避免碰线,导线应适当地加大导线之间的距离。在运行中首要注重天气预警和健全覆冰的应急措施,加强电网运行的稳定性、安全性优化电网方式,必须时观察导线上生理冰的情况,并采取适当的措施予以消除导线上的覆冰,主要措施有电流熔解法和机械打落法。电流熔解法这种方法,主要是加大负荷电流或用短路电流来加热导线使覆冰熔解落地,达到除冰的目的。
3.1具体做法有以下三种:
(1)用改变电力网的运行方式来增大线路负荷电流;
将线路与系统断开,并将线路的一端三相短路起来;
另一端用特设的变压器或发电机来供给短路电流;
当采用增大线路负荷电流来加热导线的做法时,应在覆冰开始形成的初期即加大负荷电流,作为预防措施。但是这种办法会使线路的电压降低、增大电能损耗,所以不能长期使用。当用短路法来融化覆冰时,则应根据线路长度,导线的截面和材料,准备好必要的设备,其容量应事先计算好(计算短路公式:),
使之能够满足融冰的要求。在进行融冰前,应注意检查长时间通过短路电流的系统接线和设备。用短路电流融冰时最好不要使用发电厂和变电所的接地网,而采用单独的接地装置,以免发生危险。用短路电流融冰时,还应派人到线路的连接点上去观察覆冰线路的融化过程测量温度,当覆冰已开始从导线上脱落时,应根据融冰情况立即切断融冰电流,否则时间一长,会使导线过热,损坏连接点的设备特别是应注意导线的连接处线耳。在一般的设备条件下,短路电流融冰法是可以实现的,因此,在重冰区首先设置安装好接入点及短路点,其实用价值可行。这是韶关局在我们所10kV线路上安装的利用变压器输出电流做的短路电流法15分钟的融冰效果图。
3.2机械除冰法
机械除冰主要采用下列几种做法: (1)从地面上向导线或避雷线抛掷短木棍,打碎覆冰,使之脱落;也可以用木杆或竹竿进行放抓使覆冰脱落;如果线路停电困难也可用绝缘杆来敲打覆冰;
(2)用木制套圈套在导线上,并用绳子顺着导线拉,便可消除覆冰;(3)用滑车式除冰器来除冰。
总结:除冰法需要根据地方的不同,所采取的方式方法不同。覆冰会造成配电线路倒杆和断线,只要在建设线路的形成阶段时,对覆冰范围内产生负重进行考虑,减少档距,采用非预应力杆,型号较大的导线,在技术上符合“避、抗、融、防” 多措并举,才能降低线路覆冰的安全措施,保证电网的安全性、可靠性、稳定性。
参考文献:
[1]中国南方电网公司.电网防冰融冰技术及应用[M] 中国电力出版社 2010.
[2]山霞,舒乃秋.关于架空输电线除冰措施的研究[J].高电 压技术,2006(4):30-32.
[3]蒋兴良,易辉 .输电线路覆冰及防护[J]中国电力出版社.2002.
[4]石锦福.对10kv 配电线路设计技术要点的探析[J].建材与装饰,2010.
(广东电网有限责任公司韶关城区供电局,广东 韶关 512000)