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工作单位名称：广西电网百色供电局
出生日期：1985年7月23日
现有职称：助理工程师
参加工作时间：2009年7月
工作内容及方向： 输电线路运行维护及检修
单位所在省市：广西百色市
邮政编码：533000
快递邮寄地址：广西百色市城乡路115号
摘要：在我国，冬季时电力架空线路很容易受到冰雪破坏，造成倒塔和断线事故；针对这种现状研究融冰和除冰技术是当前的紧急任务，同时也是世界各国所需攻克的技术难题。对此，本文首先就覆冰对架空输电线路造成的危害进行了分析，对目前出现的融冰技术进行了探讨，以期为线路除冰提供技术支持。
关键词：输电线路 覆冰危害 除冰技术
0 引言
当下，全球气候环境的变化导致灾害频繁，世界各国经常出现极端天气，从而导致一系列事故；在此背景下，架空输电线路也常常遭受冰雪破坏，给电力系统造成巨大损失。就我国而言，在微气象条件下经常发生冰灾事故，造成输电线路的倒塔和断线。因此，研究合理有效的架空输电线路除冰技术具有十分重要的现实意义。就目前看来，我国的线路除冰技术大致可以分为三种：热力融冰、机械除冰以及其他方法[1]；本文即对此展开研究，对各种具体的除冰方法进行了探讨。
1 输电线路覆冰危害
架空输电线路上覆冰的危害主要体现在以下几点：1）过荷载。我国的输电线路途径的地理环境十分复杂，常常有线路运行于恶劣的外部环境。覆冰情况下，线路需要承受较大的重力，导致变形和下垂，此时很容易发生闪络事故；另外，线路覆冰时如果有风吹过，线间距将会变小，极有可能导致空气绝缘失去效用，最终造成跳闸和线路被熔断等现象。2）不均匀覆冰脱冰造成的事故。在输电线路的相邻档位上，如果存在覆冰不均匀的情况，线路所承受的张力就会不平衡，导致弧垂出现变化，从而造成线夹处的导线断股。另外，在不平衡力的作用下，绝缘子串还会发生较大的偏移，一旦与杆塔发生碰撞就会失去绝缘作用；覆冰脱落的情况与之类似。3）绝缘子串覆冰危害。在污秽闪络中，冰闪是常见的一种。当线路绝缘子上覆有较重的冰雪时，大量冰凌将绝缘子串包围住，从而发生桥接现象，此时绝缘子的绝缘强度会下降，很容易发生闪络现象。在覆冰融化时，污秽中的电介质很容易被吸收到绝缘子串上，导致其表明的电导率升高，电压发生畸变，绝缘子的闪络电压也跟着降低了[2]。
2 短路电流融冰技术
在短路电流融冰技术中，依据的基本原理是：输电线路在短路时会产生较大的短路电流；根据这一原理可以实现电流的融冰。依据不同的短路类型，又可以将短路电流融冰分为以下几种：三相短路融冰、两相短路融冰以及单相短路融冰[3]。在短路融冰中，最关键的技术是融冰电源的合理选取。操作方法以三相短路融冰技术为例，首先将需要融冰的线路与电力系统断开，并且将其一端的三相进行短接，在另一端上加融冰电源，图1给出了其示意图[4]。实践表明，短路融冰技术的效果与需要融冰的输电线路的长度有较大关系，另外，还会受到系统能够提供的无功大小的影响。
3 高频高压激励融冰技术
将高频高压施加在需要除冰的线路上，附着在线路上的冰块会成为有损介质而发热，同时还存在集肤效应，在导体表明有电流流过，从而造成损耗发热[5]。这一技术就是利用这一热量进行融冰的。将高频高压激励装置安装在需要除冰的线路的适当位置，并且将吸收器安装在该线路的两侧，将高频高压激励装置的作用范围控制在所需范围之内。图2给出了其示意图。实践表明，增加激励的频率，冰的介质损耗也会相应的增加。在我国，一年中大部分地区受冰雪影响的时间较短，如果将这一装置安装在线路上就会存在一个日常维护的问题；而如果采用卡车运输的方式，在需要的时候才将该装置安装在需要除冰的线路上则要方便的多。另外，值得注意的是，在高频作用下，通讯会受到干扰，系统中会产生较大的谐波，覆冰薄的导线上会出现电晕放电。
4 直流电流融冰技术
直流电流融冰技术与短路电流融冰技术类似，其方法也是将需除冰导线与电网断开，将导线的一端短接，另一端加上直流电源；这两种融冰技术的主要区别在于所使用的融冰电源是不同的。当前，在直流电流融冰技术中，可以利用发电机及励磁设备提供直流电流，也可以采用整流器产生直流电流。图3给出了一种可控硅整流方案。采用直流融冰技术不会受到线路长度的影响，对直流电源的容量要求也不高，利用整流器可以提高经济效益。在我国的华中电网中，进行500 kV线路除冰时，直流电流除冰技术是一大功臣。对这种技术的不足进行分析，它只能进行时候除冰，在融冰时需要将相应的导线与电网断开，在融冰之后才能恢复供电，如果需要对线路进行多次融冰就需要进行多次停电，频繁的线路投切会造成系统的不稳定。
5 调度潮流融冰技术
所谓调度潮流融冰技术，是指通过调度对电网中潮流的分配进行改变，实现需除冰线路上的电流在保线电流以上，其中，保线电流是指导线不会覆冰的最小电流。在潮流控制时采用了移相变压器；这种方法在230 kV以及315 kV电压等级的输电线路上得到了成功的应用[5]。将在线除冰装置设置在变电站中，图4（a）给出了正常情况下的线路接线；（b）给出了线路覆冰情况下的线路接线。在操作过程中，调度员只需要进行相应开关状态的改变，即可完成线路的除冰作业。这种方法的主要优点在于：在除冰时不需要将线路与电网断开；在平时，调度员可以进行模拟训练。其主要不足在于：其除冰效果依赖于系统的无功功率，当前，这种技术在500 kV及以上的线路没有得到应用。
6 电脉冲除冰技术
给出了电脉冲除冰技术的原理图。首先对电容器进行充电，当其能量存储好以后即可向脉冲线圈放电；线圈在接收能量的同时会产生相应的强磁场，这一磁场会对周期的导电物体产生一个脉冲力，该脉冲具有时间短和幅值高的特点，从而造成对应物体表面的收缩扩张，用在除冰上就会导致冰块脱落。这种技术最初被应用于飞机机翼的除冰上。将电脉冲除冰技术应用于输电线路上，图6给出了其示意图。将EIDI单元安装在杆塔上，将一组DI执行器安装在线路上，DI执行器包含有脉冲线圈以及目标物。当EIDI获取到覆冰信号后会发生动作，将对应的脉冲电流发送给脉冲线圈，以此来获取相应的冲击力，这一冲击力可以将附着在导线上的冰雪脱落。输电线路在覆冰之后，其机械阻尼会增大，与杆塔距离较远的导线上的脉冲振动作用在覆冰上可能出现力量不够的现象；因此，对于100米的试验导线来说，只能除掉3到5米的覆冰。覆冰的厚度不会对除冰的距离产生影响。对于较长导线而言，将电脉冲除冰技术应用于线路除冰中不太适宜。另外，适当增加电压可以有效改善除冰的效果，但同時也会造成导线晃动现象加剧。
7 结束语
从电力系统的安全角度考虑，实施不停电下的线路除冰是必然要求。对此，未来的研究方向为：研究架空输电线路的物理及电气特性，寻找适用于任何电压等级的线路除冰技术；对现有的除冰技术进行发展并改进，如：设计一套专业设备进行电网多条线路的除冰，并有效解决大容量无功补偿问题。另外，在实际工作中，还应该根据当地的线路停电，灵活的选择除冰方案，也可以多种方案相结合。
参考文献：
[1] 邓健，肖顺良，姚璞等.220kV线路融冰方案的改进[J].电网技术，2008，（2）.
[2] 杨名舟.暴雪覆冰灾害后一电力工业发展的反思[J].中国水能及电气化，2008，（4）.
[3] 李再华，白晓民，周子冠等.电网覆冰防治方法和研究进展[J].电网技术，2008，（2）.
[4] 李再华，白晓民，周子冠等.电网覆冰防治方法和研究进展[J].电网技术，2008，（2）.
[5] 蒋兴良，范松海，孙才新等.低居里点铁磁材料在输电线路防冰中应用前景分析[J].南方电网技术，2008，（4）.
出生日期：1985年7月23日
现有职称：助理工程师
参加工作时间：2009年7月
工作内容及方向： 输电线路运行维护及检修
单位所在省市：广西百色市
邮政编码：533000
快递邮寄地址：广西百色市城乡路115号
摘要：在我国，冬季时电力架空线路很容易受到冰雪破坏，造成倒塔和断线事故；针对这种现状研究融冰和除冰技术是当前的紧急任务，同时也是世界各国所需攻克的技术难题。对此，本文首先就覆冰对架空输电线路造成的危害进行了分析，对目前出现的融冰技术进行了探讨，以期为线路除冰提供技术支持。
关键词：输电线路 覆冰危害 除冰技术
0 引言
当下，全球气候环境的变化导致灾害频繁，世界各国经常出现极端天气，从而导致一系列事故；在此背景下，架空输电线路也常常遭受冰雪破坏，给电力系统造成巨大损失。就我国而言，在微气象条件下经常发生冰灾事故，造成输电线路的倒塔和断线。因此，研究合理有效的架空输电线路除冰技术具有十分重要的现实意义。就目前看来，我国的线路除冰技术大致可以分为三种：热力融冰、机械除冰以及其他方法[1]；本文即对此展开研究，对各种具体的除冰方法进行了探讨。
1 输电线路覆冰危害
架空输电线路上覆冰的危害主要体现在以下几点：1）过荷载。我国的输电线路途径的地理环境十分复杂，常常有线路运行于恶劣的外部环境。覆冰情况下，线路需要承受较大的重力，导致变形和下垂，此时很容易发生闪络事故；另外，线路覆冰时如果有风吹过，线间距将会变小，极有可能导致空气绝缘失去效用，最终造成跳闸和线路被熔断等现象。2）不均匀覆冰脱冰造成的事故。在输电线路的相邻档位上，如果存在覆冰不均匀的情况，线路所承受的张力就会不平衡，导致弧垂出现变化，从而造成线夹处的导线断股。另外，在不平衡力的作用下，绝缘子串还会发生较大的偏移，一旦与杆塔发生碰撞就会失去绝缘作用；覆冰脱落的情况与之类似。3）绝缘子串覆冰危害。在污秽闪络中，冰闪是常见的一种。当线路绝缘子上覆有较重的冰雪时，大量冰凌将绝缘子串包围住，从而发生桥接现象，此时绝缘子的绝缘强度会下降，很容易发生闪络现象。在覆冰融化时，污秽中的电介质很容易被吸收到绝缘子串上，导致其表明的电导率升高，电压发生畸变，绝缘子的闪络电压也跟着降低了[2]。
2 短路电流融冰技术
在短路电流融冰技术中，依据的基本原理是：输电线路在短路时会产生较大的短路电流；根据这一原理可以实现电流的融冰。依据不同的短路类型，又可以将短路电流融冰分为以下几种：三相短路融冰、两相短路融冰以及单相短路融冰[3]。在短路融冰中，最关键的技术是融冰电源的合理选取。操作方法以三相短路融冰技术为例，首先将需要融冰的线路与电力系统断开，并且将其一端的三相进行短接，在另一端上加融冰电源，图1给出了其示意图[4]。实践表明，短路融冰技术的效果与需要融冰的输电线路的长度有较大关系，另外，还会受到系统能够提供的无功大小的影响。
3 高频高压激励融冰技术
将高频高压施加在需要除冰的线路上，附着在线路上的冰块会成为有损介质而发热，同时还存在集肤效应，在导体表明有电流流过，从而造成损耗发热[5]。这一技术就是利用这一热量进行融冰的。将高频高压激励装置安装在需要除冰的线路的适当位置，并且将吸收器安装在该线路的两侧，将高频高压激励装置的作用范围控制在所需范围之内。图2给出了其示意图。实践表明，增加激励的频率，冰的介质损耗也会相应的增加。在我国，一年中大部分地区受冰雪影响的时间较短，如果将这一装置安装在线路上就会存在一个日常维护的问题；而如果采用卡车运输的方式，在需要的时候才将该装置安装在需要除冰的线路上则要方便的多。另外，值得注意的是，在高频作用下，通讯会受到干扰，系统中会产生较大的谐波，覆冰薄的导线上会出现电晕放电。
4 直流电流融冰技术
直流电流融冰技术与短路电流融冰技术类似，其方法也是将需除冰导线与电网断开，将导线的一端短接，另一端加上直流电源；这两种融冰技术的主要区别在于所使用的融冰电源是不同的。当前，在直流电流融冰技术中，可以利用发电机及励磁设备提供直流电流，也可以采用整流器产生直流电流。图3给出了一种可控硅整流方案。采用直流融冰技术不会受到线路长度的影响，对直流电源的容量要求也不高，利用整流器可以提高经济效益。在我国的华中电网中，进行500 kV线路除冰时，直流电流除冰技术是一大功臣。对这种技术的不足进行分析，它只能进行时候除冰，在融冰时需要将相应的导线与电网断开，在融冰之后才能恢复供电，如果需要对线路进行多次融冰就需要进行多次停电，频繁的线路投切会造成系统的不稳定。
5 调度潮流融冰技术
所谓调度潮流融冰技术，是指通过调度对电网中潮流的分配进行改变，实现需除冰线路上的电流在保线电流以上，其中，保线电流是指导线不会覆冰的最小电流。在潮流控制时采用了移相变压器；这种方法在230 kV以及315 kV电压等级的输电线路上得到了成功的应用[5]。将在线除冰装置设置在变电站中，图4（a）给出了正常情况下的线路接线；（b）给出了线路覆冰情况下的线路接线。在操作过程中，调度员只需要进行相应开关状态的改变，即可完成线路的除冰作业。这种方法的主要优点在于：在除冰时不需要将线路与电网断开；在平时，调度员可以进行模拟训练。其主要不足在于：其除冰效果依赖于系统的无功功率，当前，这种技术在500 kV及以上的线路没有得到应用。
6 电脉冲除冰技术
给出了电脉冲除冰技术的原理图。首先对电容器进行充电，当其能量存储好以后即可向脉冲线圈放电；线圈在接收能量的同时会产生相应的强磁场，这一磁场会对周期的导电物体产生一个脉冲力，该脉冲具有时间短和幅值高的特点，从而造成对应物体表面的收缩扩张，用在除冰上就会导致冰块脱落。这种技术最初被应用于飞机机翼的除冰上。将电脉冲除冰技术应用于输电线路上，图6给出了其示意图。将EIDI单元安装在杆塔上，将一组DI执行器安装在线路上，DI执行器包含有脉冲线圈以及目标物。当EIDI获取到覆冰信号后会发生动作，将对应的脉冲电流发送给脉冲线圈，以此来获取相应的冲击力，这一冲击力可以将附着在导线上的冰雪脱落。输电线路在覆冰之后，其机械阻尼会增大，与杆塔距离较远的导线上的脉冲振动作用在覆冰上可能出现力量不够的现象；因此，对于100米的试验导线来说，只能除掉3到5米的覆冰。覆冰的厚度不会对除冰的距离产生影响。对于较长导线而言，将电脉冲除冰技术应用于线路除冰中不太适宜。另外，适当增加电压可以有效改善除冰的效果，但同時也会造成导线晃动现象加剧。
7 结束语
从电力系统的安全角度考虑，实施不停电下的线路除冰是必然要求。对此，未来的研究方向为：研究架空输电线路的物理及电气特性，寻找适用于任何电压等级的线路除冰技术；对现有的除冰技术进行发展并改进，如：设计一套专业设备进行电网多条线路的除冰，并有效解决大容量无功补偿问题。另外，在实际工作中，还应该根据当地的线路停电，灵活的选择除冰方案，也可以多种方案相结合。
参考文献：
[1] 邓健，肖顺良，姚璞等.220kV线路融冰方案的改进[J].电网技术，2008，（2）.
[2] 杨名舟.暴雪覆冰灾害后一电力工业发展的反思[J].中国水能及电气化，2008，（4）.
[3] 李再华，白晓民，周子冠等.电网覆冰防治方法和研究进展[J].电网技术，2008，（2）.
[4] 李再华，白晓民，周子冠等.电网覆冰防治方法和研究进展[J].电网技术，2008，（2）.
[5] 蒋兴良，范松海，孙才新等.低居里点铁磁材料在输电线路防冰中应用前景分析[J].南方电网技术，2008，（4）.