浅析输电线路覆冰的危害与防范措施
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0前言在输变电工程中,导线覆冰现象较为普遍,输电线路覆冰引起的故障严重地影响了电力系统的正常运行。
覆冰可以引起导线舞动、杆塔倾斜、倒塌、断线及绝缘子闪络,从而造成重大事故。
导线覆冰是一个复杂的过程,覆冰量与导线半径、过冷水滴直径、含风量、风速、风向、气温及覆冰时间等因素有关。
根据全国覆冰情况的统计数据,发现北方地区虽然气温低,但因气候干燥,所以较少出现重覆冰。
即使偶尔出现,也由于覆冰量很少,对送电线路不构成太大的威胁,在冬季,有高空西南暖湿气流的长江以南高海拔地区受覆冰灾害影响较严重。
1导线覆冰的危害根据对我国输电线路覆冰事故的分析,覆冰线路的危害可以归纳为以下4类。
文章编号:1003-8337(2006)02-0012-03输电线路覆冰的危害及防护李政敏,庾振平,胡琰锋(西安供电局送电工区,陕西西安710032)摘要:输电线路覆冰可引起导线舞动、杆塔倾斜、倒塌、断线及绝缘子闪络等问题。
要减轻导线覆冰带来的危害,在新建线路时,首先要充分掌握该地区的冰雪情,并仔细研究输电走廊的微气候、微地形,尽量避开重冰区;无法避开时,应在重冰区采取抗冰设计。
为加强已有线路的抗冰害能力,应视具体情况区别对待,可增大爬电距离,改善绝缘子伞裙结构,在绝缘子表面涂憎水涂料以及对杆塔横担和绝缘子进行清扫,这些都是解决覆冰绝缘子冰闪的有效方法。
最后,简述了应用在输电线路中的除冰技术。
关键词:导线覆冰;绝缘子冰闪;抗冰设计;除冰技术中图分类号:TM726文献标识码:BTransmissionLineRegelationHarmandProtectionLIZheng-min,YUZhen-ping,HUYan-feng(PowerSupplyBureauofXi’an,Xi’an710032,China)Abstract:Transmissionlineregelationmaycauseconductorgalloping,poleleaningorcollapse,conductorbreakingorinsulatorflashoveretc.Forrelaxingharmcausedbyconductorregelation,theiceandsnowsituationatnewlinesiteshallbeknown,andthemicroclimateandgeographicmicro-fea-turesoflinerouteshallbecarefulevaluated.Theheavy-icingareashallbedetoured.Incaseifitisnotpossible,thedeicingmeasureshallbeconsidered.Forstrengthingrelegation-resistanceabilityofaexistingline,someeffectivemeasurecanbeadoptedsuchasincreasingcreepagedistance,improvinginsulatorshedprofile,hydrophobiccoatingoninsulatorsurface,andperiodiccleaning.Deicingtech-nologywasalsointroduced.Keywords:lineregelationharm;ice-flashover;deicingdesign;clearingicetechnology收稿日期:2006-01-12作者简介:李政敏(1971-),男,陕西渭南人,工程师,主要从事送电线路检修工作。
输电线路覆冰输电线路覆冰:问题与解决方案引言输电线路是现代电力传输的重要组成部分,其通常由高高架设的电杆和跨越数百公里的导线组成。
然而,在寒冷的冬季,输电线路可能会面临覆冰的问题。
这种现象会导致诸多电力供应方面的挑战,例如加重输电线的重量、增加输电线路的传输损耗和破坏导线与绝缘子的绝缘性能。
本文将探讨输电线路覆冰的现象、问题以及可能的解决方案。
一、输电线路覆冰的现象输电线路覆冰是指在严寒天气条件下,导线上结冰的现象。
在低温环境中,输电线路常常暴露在大气中,且电流正常工作温度较高,使得导线表面辐射热量不足以融化附着在导线上的冰。
结果,冰会积聚并逐渐增厚,形成厚厚的冰帽,导致输电线路的性能下降。
输电线路覆冰会导致以下问题:1. 重量增加:冰的附着会增加导线的重量,进而增加线路对电杆的负荷。
2. 传输损耗:冰的热阻特性会导致异常电导,降低导线的导电能力,造成电流损耗增加和电压下降。
3. 绝缘性能破坏:覆冰导线加重了电杆的负荷,可能会导致电杆的倾斜和断裂,进而损坏绝缘子。
二、输电线路覆冰的解决方案为了解决输电线路覆冰带来的问题,许多新技术和设备已被开发出来。
以下是一些可能的解决方案:1. 冰除器冰除器是一种用于去除覆冰的设备,通常采用机械或化学手段来清理导线表面的冰。
机械冰除器通过高速旋转或振动来震落冰块。
而化学冰除器则释放一种化学物质,使冰块迅速融化。
这些冰除器可以随时组装和拆卸,以适应不同的线路需求。
2. 阻冰涂层阻冰涂层是一种应用于导线表面的特殊涂层,可减轻覆冰的形成和积聚。
这种涂层通常具有良好的阻冰性能和较强的耐候性,能有效地减少冰的附着并帮助冰块快速融化。
3. 导线预热导线预热是一种预防覆冰的技术。
通过在导线表面加热导线,可以增加导线的表面温度,使其超过冰的融点,并防止冰的附着。
这可以通过电阻加热、感应加热或太阳能加热等多种方式实现。
4. 线路改进在设计和建设输电线路时,可以采用一些改进措施来减少覆冰的影响。
浅谈输变电线路的覆冰及其消除措施摘要:输变电线路覆冰可以导致输电线路的跳闸、断线、倒杆事故,对电力系统的安全稳定运行造成了严重的危害。
本文主要对输电线路覆冰产生的原因、事故行了分析,并有针对性地提出了相关防止消除的措施。
关键词:输变电线路覆冰消除措施随着近年来雪灾等自然灾害的影响,由覆冰、舞动引起的输电线路倒杆(塔)、断线及跳闸事故,严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性。
在输变电线路的运维过程中,如何解决好这一问题,一直是广大工作人员关注的重点问题之一。
一、架空线路覆冰的原因架空线路的覆冰是在初冬和初春时节(气温在-5 ℃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、避雷线、绝缘子串等处均会有冰、霜和湿雪混合形成的冰层。
这是一层结实而又紧密的透明或半透明的冰层,形成覆冰层的原因,是由于在自然界物体上附着水滴,当气温下降时,这些水滴便凝结成冰,而且越结越厚。
有时,也会在导线表面上结上一层白霜,呈冰渣性质,其质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,最易形成霜。
在湿雪降落时,湿雪一方面粘在导线上,同时又会浸透正在结冰的水,使冰层越来越厚,最厚可达10cm 以上。
当风向与线路平行时,覆冰的断面呈椭圆形;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。
此外,覆冰还与线路走向有关,在冷、热空气的交汇处经过的线路,覆冰就更严重。
覆冰在导线或绝缘子上停留的时间也是不同的,这主要决定于气温的高低和风力的大小,短则几小时,长则达几天。
二、因覆冰而发生的事故导线和避雷线上的覆冰有时是很厚的,严重时会超过设计线路时所规定荷载。
如果导线、避雷线发生覆冰时还伴着强风,其荷载更要增加,这可能引起导线或避雷线断线,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协最大。
常见的线路覆冰事故有以下几种:杆塔因覆冰而损坏。
输电线路覆冰危害及防冰除冰技术分析摘要:输电线路覆冰不仅会对运行及维护工作产生影响,如果不及时解决,严重时还会导致重大事件事故的发生,比如发生短路、绝缘子闪络、断线倒塔等。
当前,我国对覆冰厚度的设计取值范围还不够全面,正是很多气象台站关于输电线路覆冰厚度的资料不够,所以大部分都只是根据现场调查为主,这还有太多的不确定性。
输电线路覆冰的伤害持续时间会比较长、而且发生频率较高、所占的面积也很广、影响非常大,已经严重威胁电网的安全以及稳定运行。
关键词:输电线路;覆冰危害;防冰除冰技术如今,输电线路导线覆冰已经严重影响着电网的安全稳定运行,为导线覆冰现象的发生,必须要采取有效的防范措施。
正常而言,应该尽可能的避开覆冰严重的地区以及考虑避开不利地形,也就是绕开覆冰严重之地,更要在阶段采取有效的措施,防止输电线路冰害事故的发生。
拉线时,尽可能避免横跨垭口、水库等容易覆冰的地方和线路应该往较为平坦的地形走线,翻过山岭时要考虑档距大、高度差的问题,沿山岭通过时,为了达到减少覆冰情况和覆冰程度变小的目的,尽量不要把转角点安札在开阔的山脊上,而且角度要合适。
一、输电线路覆冰危害以及意义输电线路覆冰是我国电力系统中比较严重的自然灾害之一,经常导致输电线和杆塔的机械性能和电气性能被破坏,电网大面积停电的恶劣后果。
覆冰事故严重地威胁了我国电网电力系统的运行安全,解决线路覆冰是一个迫在眉睫的问题。
输电线路覆冰之后,对电力系统有十分严重的危害,其中最常见的为以下4种。
(1)过负载的危害,(2)不同期脱冰或者不均匀覆冰的危害,(3)覆冰导线舞动的危害,(4)绝缘子冰闪的危害二、输电线路覆冰主要融冰方法1 .线路覆冰输电线路覆冰的危害很大,很容易对电网产生不可逆的后果,所以国内外学者对输电线路导线与绝缘子的覆冰特性和机理的研究从未间断过,也有了许多的成果,目前常用的除冰方法有4类:1.1热力除冰法通过加大导线电流,如使覆冰导线断路,来提高导线温度,从而使坚冰融化的方法称为热力除冰法。
输电线路防冰、除冰措施①输电线路路径宜避开高山风口和林区 (1)②加强输电线路日常维护工作 (1)③提高电网规划设计质量 (2)④加大对架空导线的研发力度 (2)⑤采用防止电网覆冰的技术措施 (2)1)热力熔冰法 (3)2)机械破冰法 (3)3)自然被动法 (4)4)其它法 (5)持续的低温、雨雪、冰冻极端天气给我国南方和西北多省的生产生活带来了严重影响,电力输电线结冰严重,出现输配电线路大面积压断等状况。
如何加强和改善输电线路的抗覆冰能力,保证电力线路安全、可靠、经济的运行,关系到社会经济的稳定发展,人民的安居乐业。
因此,有效地避免和防止冰灾对输电线路造成的危害,是电力、线缆企业等必须面对的课题。
只有多措并举,才能积极防治电网覆冰灾害。
目前,常用的防治措施包括以下几个部分:①输电线路路径宜避开高山风口和林区在冬季,高山风口由于地理位置特殊,气温更低,风也较大,更易在导线上形成积冰,覆冰厚度较通常地段来说要厚得多,因此是输电线路的薄弱地带。
在南方林区,由于树木增长很快,有时线路巡线员没能及时发现有些树木因覆冰或积雪重量过大而倒向输电线路,给线路运行造成严重的事故,容易造成大面积倒塔(杆)断线。
②加强输电线路日常维护工作线路巡线员在巡视高压输电线路时应仔细观察电力线路可能存在的问题:如拉线位置,钢线卡螺栓的松紧,拉线的检查,导线绝缘子的完好,线路通道内树木的生长高度等,这样也可以及时地发现问题,对所发现的问题进行及时的处理,避免倒塔、倒杆及断线事故的发生。
③提高电网规划设计质量在电网规划设计阶段要进行广泛的调查研究,搞清楚电网区域历史上出现过的覆冰灾害状况,确定正确的抗御覆冰灾害的标准。
国家电网公司2008年3月1日宣布,将调整电网设计、建设的企业标准,以提高电网大范围抗冰能力。
电线电缆行业为电力公司重要的供货商,摆在线缆企业面前迫切的任务就是全面分析这次事故中导线断裂的各种原因,从而找到适合中国国情的解决方案。
输电线路冰害事故分析及预防措施发布时间:2022-04-11T05:24:27.389Z 来源:《新型城镇化》2021年22期作者:朱旭东杜轩[导读] 甚至出现电网崩溃的局面,造成难以估量的损失。
因此对输电线路覆冰厚度的研究十分必要。
国网陕西电力有限公司超高压公司陕西西安 710016摘要:输电线路作为电能输送的重要载体,具有线路长、杆塔高、走廊地形复杂等一系列不利特征,使得输电线路灾害风险比较突出。
冰害输电线线路在运行过程中比较常见的一项危害,如果没有采取合理的措施对输电线路冰害进行维护,则会增加冰害发生机率,从而将会造成较为严重的经济损失,可见,加强对该项内容的分析是必要的。
关键词:输电线路;冰害事故;原因分析引言输电线路覆冰事故的损坏程度主要与覆冰厚度有关。
如果输电线路的覆冰厚度超过了线路设计的上限值,很有可能发生线路断股、杆塔变形、绝缘子断裂、金具损坏等机械性损坏,很有可能会引发闪络、断线等电气事故,造成大面积停电,甚至出现电网崩溃的局面,造成难以估量的损失。
因此对输电线路覆冰厚度的研究十分必要。
1探析输电线路冰害事故发生的原因现如今,中国输电线路冰害事故发生频率以及发生范围呈逐年上升趋势。
虽然轻微的冰害事故对输电线路运输效能的制约作用并不大,但该制约作用会随着冰害事故严重程度的加重和影响范围的扩大而不断增强,容易引起各种各样的电力事故。
例如,大量冰雪覆盖输电线路会加重输电线路自身的重量以及所承受的压力,输电线路重量的持续增加会加剧其对基杆塔拉扯力和重力,当输电线路重量超出合理范围之后会直接造成基杆塔倒塌的结果,进而导致整个输电线路的瘫痪,轻则造成电力产品运行的中断,重则造成人员伤亡和财产损失。
2预防输电线路冰害事故的措施2.1输电线路覆冰导线图像处理及边缘检测技术的应用基于图像处理技术并利用相机光学成像原理的线路覆冰厚度测量方法。
将目标图像经过图像灰度化、滤波去噪、直方图均衡化增强图像等图像预处理,通过对比经典算法边缘检测法与阈值分割边缘图像。
线路覆冰的成因、危害、防范措施由覆冰、舞动引起的输电线路倒杆(塔)、断线及跳闸事故,严重威胁到电网的安全稳定运行及供电可靠性。
1覆冰形成原因和过程导线覆冰首先是由气象条件决定的,是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素决定的综合物理现象。
云中或雾中的水滴在0℃或更低时与输电线路导线表面碰撞并冻结时,覆冰现象就产生了。
贵州省地处云贵高原,海拔在1500m以上,境内沟壑纵横,地势高低不平,空气潮湿,受西伯利亚寒流和太平洋暖湿气流的共同影响,2008年初贵州大面积的遭受了覆冰危害。
导线表面发生覆冰现象必须满足以下几个条件:大气中必须有足够的过冷却水滴,过冷却水滴与导线接触,过冷却水滴立即冻结在导线表面。
覆冰按形成条件及性质可分为A、B、C、D、E五种类型。
A型称雨凇覆冰,是在冻雨期发生于低海拔地区的覆冰,持续时间一般较短,环境温度接近冰点,风相当大,积冰透明,在导线上的粘合力很强,冰的密度很高,雨凇覆冰是混合凇覆冰的初级阶段,由于冻雨持续期一般较短,因此,导线覆冰为纯粹的雨凇覆冰的情况相对较少。
B型称混合凇,当温度在冰点以下,风比较猛时,则形成混合凇。
在混合凇覆冰条件下,水滴冻结比较弱,积冰有时透明,有时不透明,冰在导线上粘合力很强。
导线长期暴露于湿气中,便形成混合凇。
混合凇是一个复合覆冰过程,密度较高,生长速度快,对导线危害特别严重。
C型称软雾凇,是由于山区低层云中含有的过冷水滴,在极低温度与风速较小情况下形成的。
这种积冰呈白色、不透明、晶状结构、密度小,在导线上附着力相当弱。
最初的结冰是单向的,由于导线机械失衡,逐渐围绕导线均匀分布,在此情况下,这种冰对导线一般不构成威胁。
D型和E型分别为白霜、雪,白霜是空气中湿气与0℃以下的物体接触时,湿气往冷物体表面凝合形成的,白霜在导线上的粘结力十分微弱,即使是轻轻地振动,也可以使白霜脱离所粘结导线的表面,与其他类型覆冰相比,白霜基本不对导线构成严重危害。
浅析输电线路覆冰的危害与防范措施摘要:本文主要阐述了输电线路覆冰的危害与特点,并针对输电线路防冰除冰技术进行分析,最后也提出了输电线路导线覆冰的防范措施,仅供参考
关键词:输电线路;覆冰危害;防范措施
abstract: this paper described the hazards and characteristics of the transmission line icing, and
anti-icing de-icing technology for the transmission line analysis, the proposed transmission line icing precautions are for reference only
keywords: transmission lines; icing hazards; precautions 中图分类号:tm726.4 文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)
1输电线路覆冰的危害
1.1机械危害
线路覆冰直接的危害就是导线、金具和支架负载,随着覆冰厚度的增加输电线路的水平负荷也在增加,严重的覆冰会导致导线、地线断裂,杆塔倒塌和金具损坏;不均匀的覆冰或者不同期脱冰会引起张力差,容易造成导线舞动,会造成导线断裂、杆塔横杆扭曲变形、绝缘子损伤和破裂[2]。
1.2电气危害
绝缘子覆冰或被冰凌桥接后,绝缘强度下降,泄漏距离缩短,
容易引起绝缘子闪络;融冰过程中冰体表面的水膜会溶解污秽物中的电解质,提高融冰水或冰面水膜的导电率,引起绝缘子串电压分布的畸变,从而降低了覆冰绝缘子串的闪络电压,形成绝缘子闪络。
导线舞动时还可能造成相间短路故障。
2输电线路危害的特点
2.1输电线路覆冰倒塔(断线)的特点
输电线路覆冰倒杆(塔)断线的特点:一是由于覆冰时杆(塔)两侧的张力不平衡造成的。
在一些地形起伏较大的地区,两相邻的杆(塔)在高度和距离上存在很大的差距,在还未覆冰时两侧就形成了较大的不平衡张力,当输电线路上出现大密度的覆冰时,杆(塔)两侧的不平衡张力加剧,当张力不断加大,直至到达杆(塔)、导线所能承受的极限时,就出现了导线断落或杆(塔)倒塌的现象。
因此,在灾后恢复和未来的设计改造中,应尽量避免大高度差、大距离和大转角。
二是线路上有大密度的雨凇覆冰时,因为雨凇覆冰是“湿”度增长过程,其粘附能力强,不易掉落。
在风的激励下,导线会产生大振幅、低频率的自激振动。
当舞动的时间过长时,会使导线、绝缘子、金具、杆(塔)受不平衡冲击疲劳损伤。
2.2覆冰绝缘子串的闪络特性
绝缘子的冰闪是冰害的另一种,当绝缘子发生覆冰现象后,在特定温度下使绝缘子表面覆冰或被冰凌桥接后,绝缘强度下降,泄漏距离缩短。
在融冰过程中冰体表面或冰晶体表面的水膜会很快溶解污秽物中的电解质,并提高融冰水或冰面水膜的导电率,引起绝
缘子串电压分布的畸变(而且还会引起单片绝缘子表面电压分布的畸变),从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压。
大气中的污秽微粒直接沉降在绝缘子表面或作为凝聚核包含在雾中,将会使绝缘子覆冰融化时,冰水电导率进一步增加。
另外有关试验数据表明,覆冰越重、电压分布畸变越大,绝缘子串两端,特别是高压引线端绝缘子承受电压百分数越高,最终造成冰闪事故。
实际上,纯冰的电阻很高,完全可以满足电力系统安全运行的要求,只有当冰中混杂有导电杂质后,覆冰绝缘子的闪络电压才会降低。
这不仅因为冰闪是由于冰中含有污秽等导电杂质造成的,而且从污秽绝缘子和覆冰绝缘子的耐受电压和闪络机理也可发现其相似性。
图1为覆冰绝缘子交流耐受电压和污秽绝缘子交流耐受电压的比较。
图1覆冰绝缘子与污秽绝缘子交流耐受电压的比较
从图1中曲线可知,除了两者耐受电压的数值有差异外,覆冰绝缘子与污秽绝缘子的耐受电压随等值附盐密度的变化趋势基本一致。
3输电线路防冰除冰技术
3.1输电线路热力防冰技术
输电线路导线覆冰严重威胁着电力线路和电力通讯网络的安全可靠运行。
防止输电线路导线覆冰事故发生的方法从原理上可分为防冰和除冰两种。
防线路导线覆冰方法是在覆冰物体前采取各种有效技术措施,使各种形式的覆冰物体上无法积覆,或即使积覆其总
的覆冰荷载也能控制在物体可承受的范围内;除冰的方法是物体覆冰达到危险状态后采取有效措施,部分或全部除去物体上覆冰的方法或措施。
输电线路导线热力防冰有3种技术,即:铁磁材料线、电磁波微波激光器、热吸收器。
其缺点是:①需要较高的能量消耗,一般需要1~10kw/㎡的功率;②即使其效率达到100%,也仅在覆冰初期或对局部导线产生有效的防冰效果;③使用成本高。
在输电线路上运用较好的方法是低居里磁热线,其原理是利用具有低居里温度点的铁磁合金制作成各种满足防冰器件并安装在严重覆冰线路地
段的防冰技术。
有点主要有铁磁线能产生较高的热量,维持导线表面温度在冰点以上;磁性器件易安装不会对导线本身造成损伤;可根据不同的要求将铁磁材料制成不同形式的器件(如:铁磁线、预绞丝、防冻套筒等)可手工将其以固定螺距缠绕在导线上,从而达到有效防覆冰目的。
3.2输电线路热力除冰技术
热力除冰技术就是指物体覆冰后采取各种加热措施,使其表面上覆冰融化或脱落的方法。
目前热力除冰主要有阻性线、短路电流、过电流、热力、热水5种技术措施,其中过电流和短路电流技术比较适用于输电线路。
短路电流熔冰可分为三相短路熔冰、导线—导线型二相短路熔冰、导线—地线型单相短路熔冰三种方法;过电流除冰可分为带负荷熔冰,一种情况是在正常运行的基础上改变系统运行方式增大负荷电流而达到熔冰的目的;另一种情况是对重冰区
的线路进行改造,在熔冰冰点站内设置熔冰自耦变压器达到实现带负荷熔冰的目的。
还有一种方法是利用移相变压器熔冰,其具有可带负荷熔冰,在备用和运行的条件下可快速操作,也可以根据天气的气象条件来调整熔冰电流,根据设备情况将移相变压器安装在变电站内。
4输电线路覆冰的防范措施
输电线路导线覆冰对电网安全稳定运行产生很大的影响,因此必须采取有效的措施,防止导线覆冰事故的发生。
一般而言,防止输电线路冰害事故的最重要方法,是在设计阶段采取有效措施:按照相关规程规范中的规定选择合理的气象条件,同时考虑特殊地段微气象条件的影响,选线时尽量避开不利的地形,即尽量避开最严重的覆冰地段或“避重就轻”;如无法避开时,可适当提高设计覆冰厚度值。
线路宜沿起伏不大的地形走线,尽量避免横跨垭口、风道和通过湖泊、水库等容易覆冰的地带,翻越山岭时应避免大档距、大高差,沿山岭通过时,宜沿覆冰季节背风向阳而走线,应避免转角点架设在开阔的山脊上,且转角角度不宜过大等,达到减少覆冰概率和减轻覆冰程度的目的。
4.1设计中合理的选择铁塔形式提高线路抗冰能力
选择2008年后按照抗冰理念设计的新型铁塔,例如2011年版《国家电网公司输变电工程通用设计》—500 kv、220kv、110(66)kv等输电线路分册中各个模块中的铁塔,这些铁塔在设计时地线覆冰较导线覆冰增加5mm,同时提高了导、地线断线张力值,因此提
高了线路抗冰能力。