输电线路覆冰舞动及解决措施分析
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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。
输电线路导线覆冰现象分析摘要:现阶段随着我国经济的迅速发展,为了满足人们和大型企业的用电需求,国家架设了许多输电线路,在输电线路导线越来越多的今天,由于自然环境的影响,会严重影响输电线路导线的正常工作,对此,人们需要一些应对措施来消除自然灾害对输电线路导线的影响。
关键词:输电线路;导线覆冰;现象分析引言在电网建设的过程中,为了电网建设的实效性,也应该积极的同检测技术保障的手段,检测出变电系统当中潜在的问题。
输电线路导线覆冰现象作为当前电力系统当中最为普遍的问题,若出现了输电线路导线覆冰现象,那么便会直接导致杆塔倾斜甚至坍塌,从而引起导线舞动等一些列的问题,为人们的正常生活带来严重的影响,为国家和人民也会造成难以估计的经济损失。
如何有效规避电路线覆冰危害,已经成为当前我国电网电力工作亟待解决的问题。
1输电线路导线覆冰具体情况分析当前国家大部分电网输电线路都暴露在自然环境中,因此,影响到输电线路的因素也相对较多,在这样的情况下,加强对输电线路的保证,提高输电线路的稳定性,是目前的重点。
近几年来,受恶劣气候等因素的影响,输电线路破坏事故发生概率逐渐提高,尤其是在一些较为寒冷的地区,覆冰现象非常常见。
根据不同的形成条件,可以分为雾凇、雨凇、白霜、雪凇等,根据过往记录的数据显示,海拔越高,产生导线覆冰的概率越大,所造成的危害也相对较高。
其中雪凇常见于北方地区,雨凇常见于南方地区,如果出现了气温骤降情况,那么出现导线覆冰现象的概率就相对较高。
尤其是高压输电线路,一旦遭到破坏,不仅会出现大面积停电,维修工作也较为困难。
2 输电线路导线覆冰治理措施2.1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。
具体做法有以下几种: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。
浅析输电线路舞动原因及防舞措施摘要:输电线路导线舞动严重危害输电线路的安全运行。
本文论述了近年来输电线路舞动的发生情况,简要分析了其原因,提出了防止舞动的技术和防止舞动危险的措施。
关键词:输电线路;舞动动作;反舞措施前言:一般情况下,输电线路冬季和春季覆冰时出现偏插,由短路和接地相间短路等引起的事故,由导线烧毁、断丝、断股、倒塔等金具损坏造成。
在输电线路的日常运行中,导线舞动的发生容易造成严重的危害,从而影响整个电网的正常运行,造成重大的经济损失和不良的社会影响。
为此,采取相应的预防和控制措施,确保输电线路安全运行。
1、输电导线穿越机理简介1.1激励模式针对目前的情况,激励输电线路舞动的成熟模式主要包括三个方面,一是横向纵向激励模式,即升力线元件负倾角较大的理论,如果此时电梯与振动保持相同方向。
电线的能量吸收元件可以演变成一种不稳定的状态,根据相关条件,不管多么小的风扰动会引起大幅度的振动;二、扭振激励模式,使气动扭转阻尼为负,其固有的扭转阻尼大于导线,与垂直扭转频率的谐振频率接近,容易导致扭转不稳定,垂直侧足以引起舞动;第三、偏心惯性耦合激励模式,当风速和降雨是在较大的情况下,导线覆冰会出现在背风的位置,这是说在背风位置出现偏心质量,即使这个时间横向振动的扭转振动是稳定的,但在一定的偏心惯性下容易受到攻击,使正反馈的横向振动得到相应的提升,导致横向振动加剧,随着能量的增加,从而导致比较大的舞动现象。
1.2舞动的理由(1)机械方面输电线路导线增大迎风面,线的形状也将发生一定的变化,再加上风力,升力和力矩随即产生,灵活的电线如橡胶形成更大的舞动效果,使得传输线电线路出现扭转局势更加激烈。
(2)结冰在正常情况下,结冰是输电线路舞动的必要条件。
主要表现在大风的气候条件,雨和湿雪在电线上的堆积。
冰传输线舞动的现象有直接关系,而且与温度的变化密切相关,导体结冰的厚度通常从几毫米到几十毫米。
当最厚时,可达五十毫米。
对线路覆冰的分析及保护措施分析近年来,随着气候变化的加剧,各种极端天气现象也愈加频繁。
其中,冰雪覆盖是导致电力线路堆积的主要原因之一,给电力系统的运行和供电带来严重影响。
为了保障电力设施的可靠供电,必须对线路覆冰进行分析和防护,以应对极端天气条件下的各种应急情况。
一、线路覆冰的分析1.影响因素线路覆冰主要受到以下影响:空气温度、水气分压、风速和线路导线温度等。
其中,水汽分压是影响线路覆冰的主要因素。
当空气温度低于0℃,空气中的水汽降华成冰晶时,如果水汽分压越大,则成冰的速度越快,形成的冰晶也越大。
2.判断和分级标准为了对线路覆冰进行判断和分级,国内外均有相应的标准。
国内主要采用《电力行业天气灾害分级标准》(DL/T959-2005)中的标准。
按照标准,分为四级,从未受到覆冰影响的为一级,覆冰程度最轻的为二级,三级为中度覆冰,四级为重度覆冰。
国外也有相应的标准,例如美国和加拿大的标准都是从0.3英寸、0.5英寸、0.75英寸、1英寸等不同等级进行划分。
3.影响(1)额定负荷下的传输容量降低冰工状态下的输电线路对于电流而言,相当于使线路截面积缩小,因此减小触电体上(或回路中)通过电流容量。
(2)线路间隔偏小覆冰导致线路间隔缩小,各线路之间相互影响,产生短路、击穿等故障,对系统造成了严重影响。
(3)线路存在安全隐患覆冰时,线路可能会折断或倒塌,对周围环境和人员造成安全隐患。
二、线路覆冰的保护措施1.预防措施(1)选用适合于寒冷、湿润地区的线路型号由于不同的导线材质和构造方式对冰雪覆盖的敏感程度不同,因此需要根据实际情况选择适合于当地气候条件的导线型号。
同时,应选用防冰、抗风导线、防震器、防结冰剂等等。
(2)按照规范要求对线路进行人工清理和设备维护在冰雪覆盖严重时,对线路进行集中清理,可以有效地减轻线路上的冰雪覆盖,对加强线路的抗冰性有很大帮助。
同时,应按照要求对线路设备进行检查和维修,保证其正常运行。
输电线路覆冰舞动及解决措施分析摘要:本文阐述了设置相间间隔棒和带可旋转线夹的分裂导线间隔棒能有效防御导线覆冰舞动灾害。
关键词:输电线路;覆冰舞动;截面受力;2008年1月发生在我国南方地区的冰冻灾害,使南方电网遭受了有史以来最为严重的破坏。
据统计,湖南电网14条500kv、44 条220kv 和121条110 kv线路停运;江西电网17条500kv、57条220kv 和168条110kv线路停运;浙江电网23条500 kv、21条220 kv 和14条110kv线路停运。
雪灾造成国家电网直接经济损失104.5亿元,灾后电网恢复重建和改造需要投入资金390亿元。
导线覆冰舞动是输电线路覆冰灾害之一。
导线覆冰后,形成非圆形界面,在风的激励下产生低频、大幅振动,并极易与铁塔形成塔-线藕联体系,放大舞动效应。
长时间的舞动导致杆塔、绝缘子、导线及金具受到异常不平衡冲击而疲劳损伤,以及造成导线相间和相对地闪络,严重威胁电网的安全运行。
有必要就导线覆冰舞动的原因进行分析并探索经济、有效的措施防御导线覆冰舞动,减少高压架空线路的覆冰损害。
1.导线覆冰舞动的原因导线覆冰形成的原因是过冷却的冻雨在自重与风的作用下滴落到温度为0 ℃以下的导线上时,冻结成冰凌,附着在导线表面,并不断积累,形成覆冰。
由于冻雨自重与风的相互作用,覆冰首先在迎风向导线斜上表面形成并发展,如图1 中“1”位置所示,随着覆冰的积累,当导线的抗扭刚度不足以抵抗覆冰偏心对导线截面形心引起的弯矩时,导线发生扭转,使导线表面的覆冰趋向均匀,如图1(a)所示;如导线的抗扭刚度较大时,如大截面导线和分裂导线,不均匀覆冰的自重不足以使导线扭转,或使导线发生扭转的角度较小时,导线表面覆冰不均匀的现象较为突出,简化为如图1(b)所示模型。
下面以lgj400 导线(d=27.63mm)为例分析不均匀覆冰导线舞动的启动条件。
假设均匀覆冰时厚度为10mm,将导线不均匀覆冰的截面形状简化为半椭圆状,椭圆的短直径b与导线截面半径相等,覆冰迎风面积简化为过m点的切面,切面与水平面的夹角为45°,切面的宽度与覆冰截面的长半径a相等,如图1(b)所示。
全国输电线路覆冰情况调研及事故分析2022年初,我国多地遭遇罕见的大范围雨雪天气,由于输电线路覆冰导致电力设施故障、电力供应紧张。
此次覆冰灾害给电力行业带来了巨大的安全隐患,因此对全国输电线路覆冰情况进行调研及事故分析具有重要意义。
根据不完全统计,目前我国输电线路覆冰普遍存在于四季交替或大范围降温雨雪等极端气象条件下。
其中,南方地区由于冬季气温偏高,降雪量偏小,因此输电线路覆冰可能性较低。
而北方地区由于冬季气温低,降雪较大,输电线路覆冰风险较高。
此外,高海拔地区由于气温低,风力大,也容易出现输电线路覆冰情况。
目前,我国输电线路覆冰主要集中在一、二线高压线路和特高压线路上。
在输电线路中,输电铁塔和导线两个部位易受覆冰影响。
输电铁塔上的覆冰主要包括塔臂覆冰、塔身覆冰、轮廓覆冰等。
导线上的覆冰主要包括逆风面覆冰、机槽覆冰、导线复合覆冰等。
输电线路覆冰对电力系统的影响主要包括线路挂死、塔倒、短路等。
二、输电线路覆冰应对措施为了预防输电线路覆冰事故的发生,采取以下措施:(1)建设输电线路低温工程。
低温工程是一种通过加热手段降低导线温度的技术手段,可以显著降低导线覆冰风险。
(2)加强输电线路覆冰监测。
通过加装温度、湿度、风速等监测装置,实时监测输电线路的覆冰情况,及时预警并采取防范措施。
(3)对输电线路进行加固。
采取有效的加固措施,如封闭塔身、安装导线防风筒等,提高输电线路的抗风能力和抗覆冰能力。
(4)加强维护工作。
定期进行输电线路的巡视、保养和维修,保证输电线路的正常运行。
近年来,我国发生了多起输电线路覆冰事故,其中最严重的是2018年甘肃定西特大暴雪造成的输电线路覆冰事故。
该事故导致全省1.358万个农村生产生活用电断电,重要城镇、关键用户断电时间长达19小时,导致直接经济损失达6700万元。
导致输电线路覆冰事故的原因主要有以下几个方面:(1)气象灾害。
如雨雪、大风等气象条件造成输电线路覆冰。
(2)工作人员技术不过关。
输电导线覆冰舞动机理及防治措施
输电导线覆冰舞动机理及防治措施
一、输电导线覆冰舞动机理
输电导线覆冰舞动是指在寒冷的天气条件下,输电导线上的冰块或雪块会因气流的作用而被不断地刮擦,产生舞动效果,将随着气流的移动而舞动起来。
当冰块覆盖的面积越大,舞动的幅度也会更大,有时甚至会刮断输电线路,造成电网安全隐患。
输电导线覆冰舞动的主要机理是由于冰块被大风吹动,在导线表面会产生摩擦力,使得冰块不断地滑动,这就会产生输电导线覆冰舞动的现象。
此外,天气情况不同,气流强度也不尽相同,所以输电导线覆冰舞动的幅度也会有所不同。
二、输电导线覆冰舞动的防治措施
1.采取技术措施
(1)对输电线路的支撑结构进行加固,使其更加牢固,减少输电导线覆冰舞动的可能性。
(2)安装自动化监控系统,及时发现输电线路存在的异常情况,及时采取措施,防止输电线路受到损坏。
(3)配备定时自动清洗装置,使输电线路上的冰块得到及时清除,避免因覆冰而造成的危害。
2.采取操作措施
(1)建立完善的巡检制度,定期对输电线路进行检查,及时发现存在的问题,及时采取措施。
(2)及时观测气象信息,根据天气情况采取措施,如果气温低,风力较大,应及时采取措施,如采取增强支撑结构等措施,以防止输电导线受到损坏。
(3)及时采取除冰措施,及时清除输电线路上的冰块,以防止因冰块覆盖而造成的危害。
总之,输电导线覆冰舞动是一种不可预测的现象,其危害威力极大,如果不采取相应的措施,可能会造成严重的后果,因此,应该及时采取技术措施和操作措施,来有效地预防和控制输电导线覆冰舞动,以保障输电线路的安全运行。
输电线路覆冰舞动及解决措施分析
摘要:本文阐述了设置相间间隔棒和带可旋转线夹的分裂导线间隔棒能有效防御导线覆冰舞动灾害。
关键词:输电线路;覆冰舞动;截面受力;
2008年1月发生在我国南方地区的冰冻灾害,使南方电网遭受了有史以来最为严重的破坏。
据统计,湖南电网14条500kV、44 条220kV 和121条110 kV线路停运;江西电网17条500kV、57条220kV和168条110kV线路停运;浙江电网23条500 kV、21条220 kV和14条110kV线路停运。
雪灾造成国家电网直接经济损失104.5亿元,灾后电网恢复重建和改造需要投入资金390亿元。
导线覆冰舞动是输电线路覆冰灾害之一。
导线覆冰后,形成非圆形界面,在风的激励下产生低频、大幅振动,并极易与铁塔形成塔-线藕联体系,放大舞动效应。
长时间的舞动导致杆塔、绝缘子、导线及金具受到异常不平衡冲击而疲劳损伤,以及造成导线相间和相对地闪络,严重威胁电网的安全运行。
有必要就导线覆冰舞动的原因进行分析并探索经济、有效的措施防御导线覆冰舞动,减少高压架空线路的覆冰损害。
1.导线覆冰舞动的原因
导线覆冰形成的原因是过冷却的冻雨在自重与风的作用下滴落到温度为0 ℃以下的导线上时,冻结成冰凌,附着在导线表面,并不断积累,形成覆冰。
由于冻雨自重与风的相互作用,覆冰首先在迎风向导线斜上表面形成并发展,如图1 中“1”位置所示,随着覆冰的积累,当导线的抗扭刚度不足以抵抗覆冰偏心对导线截面形心引起的弯矩时,导线发生扭转,使导线表面的覆冰趋向均匀,如图1(a)所示;如导线的抗扭刚度较大时,如大截面导线和分裂导线,不均匀覆冰的自重不足以使导线扭转,或使导线发生扭转的角度较小时,导线表面覆冰不均匀的现象较为突出,简化为如图1(b)所示模型。
下面以LGJ400 导线(D=27.63mm)为例分析不均匀覆冰导线舞动的启动条件。
假设均匀覆冰时厚度为10mm,将导线不均匀覆冰的截面形状简化为半椭圆状,椭圆的短直径b与导线截面半径相等,覆冰迎风面积简化为过m点的切面,切面与水平面的夹角为45°,切面的宽度与覆冰截面的长半径a相等,如图1(b)所示。
根据覆冰截面积与均匀覆冰时相等可得切面的宽度为:
假定线路所在地基本风速为V,风速与导线长度方向垂直,导线离地高度50 m,B类地形,忽略导线风载体型系数与风振系数,则风压引起的1m长度导线上扬力Fy为:
由本算例可见,当基本风速达到27.22 m/s时,不均匀覆冰导线便具备了舞动的启动条件,并进一步诱发导线产生低频(0.1~3Hz)、大幅(约为导线直径5~300倍)自激振动,亦称舞动。
导线的舞动受风速、风向、线路档距、导线型号、覆冰形状等多种因素影响,但舞动的轨迹基本为以垂直方向为长径的椭圆,如图2 所示。
2.覆冰舞动对策
采用带可旋转线夹的导线间隔棒代替传统的分裂导线间隔棒和安装相间间隔棒可以防止不均匀覆冰导线的舞动,降低舞动灾害的发生。
这两种方法在国外已经广泛应用,运行结果表明效果良好。
我国目前这两种导线防舞动方法尚未大范围推广,下面分别介绍这两种防舞动措施。
2.1 防舞动相间间隔棒
在导线相间安装绝缘间隔棒,把一个档距分割为几个小的区间,相当于减小档距,抑制振动的发生;相间间隔棒传递异相导线振动的能量,使不同导线振动相互影响,扰乱导线位相,抑制导线振动;保证相间距离,防止闪络发生。
传统的相间间隔棒的绝缘材料是瓷制的,自重大,增加铁塔的荷载,往往需要考虑提高铁塔的强度,而且会增加导线的弧垂,导致导线对地面净空距离不满足要求。
SR相间间隔棒的开发很好地解决了这一问题,其绝缘部分由FRP 材质聚合物绝缘子内芯外包硅橡胶材质的外皮构成,如图3所示。
这种间隔棒质量轻,强度高,耐久性好,目前已经开发出500 kV及以内各等级线路相匹配的SR相间间隔棒,并在工程中大量应用。
2.2 带可旋转线夹的导线间隔棒
传统的导线间隔棒的所有线夹都与导线固连,导线抗扭刚度大,即使在导线覆冰不均匀的情况下,导线也难以在覆冰偏心重力的作用下扭转趋向均匀,导线覆冰的不均匀现象严重,在强风作用下易产生舞动现象。
带可旋转线夹的导线间隔棒为日本旭电机技术研究中心研发,该线夹已在日本广泛应用,运行结果表明其防舞动效果佳、安全性高。
目前,我国对于该种线夹的应用尚处于起步阶段。
以四分裂导线为例分析带可旋转线夹的导线间隔棒防御导线覆冰舞动的原理。
将间隔棒的迎风向两个线夹设置为可旋转线夹,可旋转线夹允许导线在一定角度内扭转,扭转幅度范围为-80°~+80°,在不均匀覆冰偏心自重的作用下易于发生扭转;右侧两根导线由于固定线夹的作用抗扭转刚度较左侧导线大,在不均匀覆冰作用下难以扭转,因此不均匀覆冰现象严重。
覆冰形状的不同使得迎风向和背风向导线覆冰的迎风角不同,在风压作用下产生力的方向不再一致,甚至相反,从而防止覆冰导线舞动,如图4所示,另外还有一种为可旋转线夹是对称分布的。
带可旋转线夹的导线间隔棒是在传统导线间隔棒的基础上设计发明的,不但具有防止覆冰导线舞动功能,而且完全具备传统导线间隔棒的所有性能和特点。
应用于两分裂导线和四分裂导线的带可旋转线夹的间隔棒构造如图5所示。
3.总结
导线覆冰舞动是架空输电线路的覆冰引起的灾害之一,舞动的产生与覆冰截面形状和风速有关,具有一定截面形状和尺寸的覆冰导线在风速达到某一数值时,风压对导线与覆冰产生的上扬力将超过自身重力,使舞动的形成具备了启动条件。
经过国外多年运行经验,相间间隔棒和带可旋转线夹的分裂导线间隔棒能有有效而且经济地防御导线覆冰舞动灾害,这两项导线防舞动技术具有一定的推广价值。
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。