微探架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置及防護措施

王璇 原輝

【摘 要】在電網(wǎng)的實際運行過程中，輸電線路覆冰是常見的一種氣象災害，它會嚴重影響電路運行的安全性和穩(wěn)定性。在我國輸電線路發(fā)展中，覆冰發(fā)生的幾率非常高，因而出現(xiàn)了絕緣子斷裂、導線斷線等事故，對電力系統(tǒng)的安全造成了很大的威脅。所以，針對架空輸電線路覆冰問題需要安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，對覆冰進行準確的檢測，從而制定有效的防護措施，保證架空輸電線路能夠正確運行。論文針對架空輸電線路覆冰問題展開討論，分析覆冰在線檢測裝置，并提出架空輸電線路覆冰的有效防護措施。

【Abstract】In the process of actual operation of power grid， icing of transmission lines is a common meteorological disaster， which will seriously affect the safety and stability of circuit operation. In the development of transmission lines in China， the probability of icing is very high， so there are accidents such as insulator fracture， wire disconnection and so on， which pose a great threat to the safety of power system. Therefore， in order to solve the problem of icing of overhead transmission lines， it is necessary to install on-line monitoring system to detect icing accurately， so as to formulate effective protective measures to ensure the correct operation of overhead transmission lines. This paper discusses the problem of icing of overhead transmission lines， analyzes the icing on-line monitoring device， and proposes effective protection measures for icing of overhead transmission lines.

【關鍵詞】架空輸電線路;覆冰;在線監(jiān)測裝置;防護

【Keywords】overhead transmission lines; icing; on-line monitoring device; protection

【中圖分類號】TM752? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069 （2020） 01-0189-02

1 引言

由于微氣象、特殊地理位置等原因，輸電線路在運行過程中常會發(fā)生覆冰問題，這會導致線路桿塔傾斜倒塌、導地線斷裂等嚴重事故，電網(wǎng)的安全運行由此會受到威脅，情況嚴重時整個區(qū)域內會大面積停電，從而造成巨大的經濟損失。因此，在線監(jiān)測裝置對處理架空輸電線路覆冰問題有重要作用。有關單位需要充分了解其結構和應用辦法，以保證在架空輸電線路覆冰危害防控中發(fā)揮出最大的效用，有效防護輸電線路，確保其能夠正常、穩(wěn)定地運行。

2 架空輸電線路覆冰的形成

因為架空線路的分布涉及較廣的范圍，在實際運行過程中常常處于露天環(huán)境下，因此會承受自然環(huán)境和大自然變化的影響，導致架空線路在實際運行過程中出現(xiàn)較多故障問題。依照相應的調查研究顯示：多種故障問題的出現(xiàn)多是源于季節(jié)性因素的影響。架空輸電線路的覆冰主要是在初冬或初春時期出現(xiàn)，在線路的導線、避雷線以及絕緣子串等多個部位均能看到冰、霜等混合而成的曲冰層。這是一種相對結實且緊密的透明冰層，應該及時分析出現(xiàn)這種情況的原因，方便采取合理的應對舉措。覆冰的情況還與線路本身的走向存在著極為密切的聯(lián)系，一些冷熱空氣交匯的部位，覆冰情況會更加的嚴重。覆冰一旦出現(xiàn)在導線或者是絕緣子上，就會延長一些停留時間，這就會使線路的運行受到影響，其停留的時間與氣溫和風力等都存在著關系，短則可持續(xù)幾小時，長則達到幾天的時間。

3 探析架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置

3.1 架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置的結構

隨著時代的不斷發(fā)展，當前的架空輸電線路監(jiān)測裝置系統(tǒng)與傳統(tǒng)的監(jiān)測裝置系統(tǒng)相較發(fā)生了一定的變化，它采用了在線監(jiān)測裝置、傳輸網(wǎng)絡、以及主站系統(tǒng)這3級的網(wǎng)絡架構，其中在線監(jiān)測裝置結構包括了三個部分。首先是高電位在線監(jiān)測裝置，它在輸電線路上直接安裝即可，主要收集的數(shù)據(jù)包括導線的圖像、導線的溫度等，進而將其輸送到主站系統(tǒng)中[1]。高電位在線監(jiān)測裝置監(jiān)測覆冰的厚度主要是以導線應力為前提條件，施工操作相對較為簡單。其次是低電位在線監(jiān)測裝置，它通常在輸電桿塔地線支架上進行安裝，供電需求主要依靠的是蓄電池和太陽能電池板，對圖像的采集可以手動實現(xiàn)或定時獲取。最后，當采集完相關信息之后對圖像進行壓縮處理，進而按照特定的通訊方式將數(shù)據(jù)傳輸至主站系統(tǒng)。

3.2 架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置的檢測方法

通常來說，在線檢測裝置會大量收集氣象數(shù)據(jù)、導線覆冰后的有關數(shù)據(jù)等，同時，還會結合相關的監(jiān)控圖像，將這些數(shù)據(jù)整合，判斷出桿塔、輸電線路、絕緣子等結構中的覆冰狀態(tài)。在這個過程中檢測的方式有多種，包括視頻觀察手段、導線傾斜角檢測辦法及氣象分析手段等。其中視頻觀察手段在目前應用來說相對成熟。它主要是在線路桿塔上部安裝檢測裝置，以保證能夠全面檢測桿塔和線路等部分的覆冰狀況。不過這種方式在遇到惡劣風暴和冰雪天氣時，容易導致視頻模糊，檢測效果受到影響。導線傾斜角檢測辦法是將測量球裝置在輸電線路上，不僅可以測量導線的電流及導線的溫度，還會對覆冰狀態(tài)下導線所發(fā)生的弧垂變化進行檢測。另外，氣象分析手段是將檢測裝置安裝在輸電線路上，這種檢測裝置除了能夠檢測各種氣象條件，還可以檢測導線的溫度，當完成檢測之后，各種數(shù)據(jù)會傳輸?shù)奖O(jiān)控總站[2]。

4 架空輸電線路覆冰的有效防護措施

4.1 架空輸電線路覆冰交流融冰防護策略

在帶負荷且沒有停電的情況下可以應用交流線路實現(xiàn)對架空輸電線路覆冰的防護，同時也可以參照線路覆冰的狀況，對線路進行停電處理，從而達到短路融冰效果。通常來說，短路手段的操作比較簡單，技術也相對成熟，但是在負荷線路較大的情況下，停電會對區(qū)域內的用戶造成巨大危害[3]。這種覆冰防護措施憑借線路發(fā)熱來完成融冰的目的，所以要對線路的電流進行擴展，在實際應用過程中，技術人員需要按照電網(wǎng)的潮流分布情況進行調整，促使導線的電流能夠高于臨界水平，從而達到防護輸電線路覆冰的目的。同時，還可以使用無功功率融冰的辦法，即對功率進行遞減從而獲取較多的無功，將導線的溫度進行提升，通常來說，技術人員可以對電壓的相位進行直接調整。但要注意的是，這種手段在控制無功功率時非常困難，而且還會影響整個電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以較少使用。

4.2 架空輸電線路覆冰直流融冰防護策略

關于交流融冰防護措施我國應用時間較早，技術水平也相對較高，但是隨著經濟的發(fā)展，需求電量大幅增加，這同時意味著電壓等級在提升，交流融冰防護技術受到了電源容量的阻礙，超過500kV的長線路等融冰問題很難得到解決。而只留融冰防護手段則能彌補這一不足之處。在兩種技術的相同條件下，因為受到渦流作用的影響，交流短路對融冰的發(fā)熱功率非常高，同時它對電流容量的要求也很高。而直流融冰防護技術卻不同，盡管對輸電線路融冰的效果和交流融冰防護技術一樣，但是它應用的條件較為寬松，面對電壓高低等級的不同，它同樣可以實現(xiàn)輸電線路的融冰效果[4]。

4.3 架空輸電線路中合理運用新型材料

為了及時規(guī)避一些覆冰問題的出現(xiàn)，應該積極運用新型的材料構建起架空輸電線路，更好地保護強化輸電線路的運行效果。可以使用復合芯軟鋁導線，其結構重點是新型的材料所制成的芯線，通過碳纖維的中心層和玻璃包覆制成了單根芯棒，這樣可以及時將傳統(tǒng)芯線加以替代，由此更好地規(guī)避一些隱患。這種新型的導線體現(xiàn)出耐高溫、容量大等優(yōu)勢之處，屬于世界上少有的能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼芯鋁絞線和鋁合金導線的材料，其彰顯出產業(yè)化的發(fā)展模式，在具體運用過程中，能夠及時地滿足經濟性及安全環(huán)保的要求。

4.4 架空輸電線路選擇合理布設方式

針對經常出現(xiàn)覆冰的區(qū)域，應該及時將耐覆冰式線路合理的架設起來，這樣的線路桿塔在實際運用過程中，往往呈現(xiàn)出強度較大、檔距較短等多種多樣的問題。為了避免出現(xiàn)碰線的問題，導線還需要積極借助科學合理的布置方法，如水平排列的手段，同時還需要在這樣的基礎上適當增加導線和避雷線之間的距離。在對線路的路徑進行選擇時，應該及時規(guī)避冷熱空氣交織的區(qū)域，如果是覆冰相對嚴重的地區(qū)，上述提及的措施遠遠不夠，還應該重視線路被破壞的問題。在實際運行過程中，應該密切關注導線上是不是出現(xiàn)了覆冰的情況，采取合理的措施及時地將其消除，常用的手段是將導線上的覆冰加以清理，可以采取的手段包含電流溶解法和機械除冰法。

5 結語

覆冰是架空輸電線路運行中的一大危害，在這種情況下機械和電氣的功能會受到一定的影響，其中會發(fā)生導線斷裂、線路跳閘等情況，在覆冰嚴重的情況下，電力通信會受到中斷，造成區(qū)域內經濟損失。因此，覆冰在線監(jiān)測裝置對架空輸電線路的運行具有重要的作用，相關人員需要明確其結構和使用辦法，以更好地開展架空輸電線路覆冰的防護工作。

【參考文獻】

【1】武國亮，龔芳馨，羅永勤，等.架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測裝置及防護措施[J].電子制作，2015（16）：78-79.

【2】陳波，趙建坤，趙建利，等.架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與應用[J].內蒙古電力技術，2018（4）：10-14.

【3】謝運強.架空輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)關鍵技術研究及開發(fā)[J].建材與裝飾，2018，532（23）：244-245.

【4】王燕，杜志葉，阮江軍.高壓架空輸電線路覆冰情況下風險評估研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2016（10）：91-97.